技術-真空技術基礎

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1、第一章真空技術基礎引言：公元前460?370年間大哲學家德莫?克利特認為世界的本源應是由原子和虛無組成，且原了在虛無屮做永恒的運動，但是他這一哲學觀點卻遭到生活在公元前384-322年間的另一位大科學家亞里士多德的強烈反對和排斥，亞里士多德則認為虛無絕不可能存在，因為空間必須有物質(zhì)性才能夠相互作用，所以空間決不會熄無到?jīng)]有任何物質(zhì)存在，另外亞里士多徳還認為，空間必須是一個有-作用存在的、連續(xù)的物質(zhì)實體。這就意味著亞里士多徳完全否定了徳莫.克利特的批界的本源是由原子和虛無紐成且原子在虛無屮做永恒的運動這一秤了觀點。由于亞里士多德和德莫克利特二人的觀點截然相反又都是當時的權威

2、人士，故此二人的觀點在以后的兒千年里逐漸形成了兩個完全不同的派系，這兩個派系Z間的爭吵一直延續(xù)到公元十七世紀。十七世紀的酋方國家山于文藝復興和工業(yè)革命使得社會發(fā)展迅猛,特別是工業(yè)革命促使西方各國經(jīng)濟發(fā)展迅速，蒸汽機的發(fā)明和廣泛應川促使煤礦業(yè)也迅猛發(fā)展，社會對煤炭的需求人人增加。由于當時生產(chǎn)力的限制，挖煤、采礦主要依靠人力維持，技術的落示使得礦井中經(jīng)常漏雨滲水，使得礦井內(nèi)積水成災事故頻繁發(fā)生，嚴匝阻礙了煤礦業(yè)的正常發(fā)展，于是有人發(fā)明了抽水泵用它來排除礦井中的積水，就在便用過程當中工程師們就發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的現(xiàn)象，無論如何改進抽水機的設備和楮度都無法將水抽到10米以上的高度，這

3、個奇怪的問題一直困繞著當時的工程師們在百思不得其解的前捉下便有人帶著這個問題去請教當時的著名科學家伽利略。這個問題也引起了伽利略的高度興趣，伽利略最終認為，一、抽水機之所以能將水抽送到10米高的位置,那是因為抽水機管內(nèi)氣體被抽出后管內(nèi)部所形成的“真空力”導致的結果；二、抽水機Z所以不能將水輸送到10米以上更高的位置，那是因為“真空力”的大小是有有限度的緣故。那時的伽利略己經(jīng)年邊多病沒有精再力去深刻的研究他提出來的具它有關“真空力”這個問題，在指岀這兩點示便把這個問題交給了他的一個于生拖里拆利，并提示他如果水有這么一個高度限制那么其它液體也一定冇一個類似的高度限制，并仇其液

4、體密度越人則高度越低，于是拖里拆利按照這個提示思路展開了這方面的研究工作。與此同吋，原子論學說在理論界逐漸壯大起來，因此主觀上承認真空客觀存在得人也逐漸多了起來。在公元1640年前后以數(shù)學家、天文學家輩爾梯為代表的且承認虛空存在的一紐人進行了一個通過“制造一個真空”來證明真空的客觀存在性的實驗過程，實驗思路是這樣的：他們給一個大約10米高的鉛管上端帶冇塞了的玻璃鐘罩里注滿了水,然后放在墻角并給下端堵上一個塞子后放在一個裝滿水的木桶里，然后再打開了下端的塞子，預想水在重力作用下會下流到鉛管下的木桶中，而鉛管中的水柱上方就會岀現(xiàn)一段真空區(qū)，但這個實驗結果卻是最終什么也沒有發(fā)牛

5、變化，實驗遭到失敗而沒有達到他們所預期的目的。示來此事被托里拆利得知后并按照伽利略的提示將水改為水銀、將鉛管改為玻璃管在1644年前后成功的進行了以他的名字命名的著名實驗即托里拆利實驗（值得一提的是拖里拆利從沒有正式發(fā)表過任何關丁這方面的文章）。實驗的過程是這樣的，他們在一根約一米長的玻璃管里灌滿汞然后把開口的一端塞住后倒過來立在一個一?定量的、盛有水銀的玻璃槽小然后拿開塞子（注意：是倒過來后立在一個已經(jīng)盛有一定量的玻璃槽屮），這時玻璃管內(nèi)的水銀就開始從管了內(nèi)部流到玻璃槽里同玻璃槽內(nèi)的水銀混合起來，當管內(nèi)汞柱從一米處降到比槽內(nèi)汞液面高出760亳米吋，汞柱就不再從管里流出而

6、呈現(xiàn)出一個760毫米高的汞柱高度這就是物理學史上著名的拖里拆梨實驗?？梢娡侠锊鹄麑嶒灥膬械氖菫榱俗C實真空的客觀存在性而設計并實驗的。在20世紀初，真空技術獲得了飛速發(fā)展，被廣泛應用于軍事及民用領域。同樣，真空技術也是薄膜制備的棊礎。本章將對真空的基本知識、真空的獲得、真空的測量等基礎知識進行介紹。第一節(jié)真空的基本知識一、表示真空程度的單位毫米汞柱(mmHg,mba)、托(ton*)、帕斯卡(Pa)、標準人氣壓(atm)表1-1幾種壓強單位的換算關系單位帕(Pa)托(lorr)毫巴(mba)標準大氣壓(atm)IPa17.5x10“l(fā)x](y29.87x1O'6ltorr1

7、33.311.3331.316x10-3Imba1000.7519.87x1O'4latm1.O13X1O57601.013x1()31二、真空區(qū)域的劃分粗真空lxl(P?1X102〃低真空1X102?1x10"Pa髙真空1x10"?lxlO'Pa超高真空vixl()fPa極高真空<1x10⑴Pa真空各區(qū)域的氣體分子性質(zhì)不同，粗真空下，氣態(tài)空間近似為人氣狀態(tài)，氣體分子以熱運動為主，分子之間的碰撞非常頻繁；低真空是氣體分子的流動逐漸從黏滯留狀態(tài)向分子狀態(tài)過渡，此時分了Z間和器壁Z間的碰撞次數(shù)差不多；當達到高真空時，氣體分了的流動