真空技术基础和应用
真空技术的基本原理及其在半导体制造中的应用
真空技术的基本原理及其在半导体制造中的应用真空技术是利用真空条件下气体的物理和化学性质，对材料进行加工、制备、检测等技术的全称。
真空技术的应用广泛，包括在半导体、工业材料、化学、医学、生物、航空航天、环境保护等领域均有应用。
本文将重点介绍真空技术的基本原理及其在半导体制造中的应用。
一、真空技术的基本原理真空技术的基本原理是利用真空条件下气体的物理和化学性质，即气体压力越低，气体分子相互碰撞的机会越小，分子运动自由程增大，因此气体分子运动的平均自由程接近无限大，分子在未遇到任何其他分子的情况下经过的时间足以与周围环境发生相互作用，从而引起与高压气体不同的物理、化学变化。
在真空条件下，气体的压力通常以帕斯卡（Pa）为单位，常用的真空度表示为毫巴（mbar）或托（Torr，1 Torr=1/760标准大气压）。
吸尘器中的真空度在100 kPa以下，而真空处理过程中的真空度一般在1×10-3 ~1×10-10 mbar之间。
二、真空技术在半导体制造中的应用二氧化硅（SiO2）是半导体制造中广泛使用的材料。
在生产中，制造单晶硅圆片时需要在氧化炉中将硅片暴露在高温下的氧气环境中，以实现硅片表面的氧化。
氧气流经石英管，入口处连接真空泵，通过真空泵处理后形成真空环境，这个过程叫做氧化炉的真空处理技术。
在半导体制造中，真空技术的应用也包括物理沉积、化学气相沉积等。
槽式制程是一种物理沉积技术，在真空条件下使用金属或者其他材料发射器发射出将会沉积的材料，与工件表面相遇时它会形成一层薄膜。
化学气相沉积（CVD）是利用真空技术制备薄膜的一种方法。
CVD过程中，在真空条件下从沉积气体散发出来的原子、分子和离子形成薄膜。
CVD的方法可分为热CVD和等离子体CVD两种。
等离子体CVD下原料分子分解成活性种子并在表面形成薄膜。
CVD技术具有高生长速度、覆盖率好、厚度均匀、成分纯净、高品质等特点，因而广泛应用于半导体、电子材料、化学、涂料等领域。
真空技术的概述与应用前景
真空技术的概述与应用前景在现代科技发展中，真空技术已成为一个重要的领域。
真空技术是利用各种真空设备和方法，将物理实验、制备材料、加工、储存、输送等过程在高真空环境下进行的一项综合技术。
本文旨在概述真空技术的基本概念和应用前景。
一、真空技术的基本概念真空技术是指将气体化学反应、热传导、电子传导等过程的影响降至最小程度，达到高真空状态下的材料加工、物理实验、制备、储存等高科技技术领域。
真空度是指单位体积内的气体分子数，即气体的密度。
在国际单位制中，真空度的单位是帕斯卡（Pa）或毫巴（mbar）。
实验室里一般用毫巴作为真空度的量度单位。
根据真空度的不同分为六种真空度，分别为：空气（1013.3 hPa）、低真空（103Pa-1Pa）、中真空（10-3Pa-10-1Pa）、高真空（10-7Pa-10-3Pa）、极高真空（10-12Pa-10-7Pa）、超高真空（10-14Pa-10-12Pa）。
二、真空技术的应用前景1.光电器件领域三维集成电路、微电子器件、光电器件等领域需要进行高准确度、高稳定性、高压力的真空环境中制备，从而提高其质量与稳定性。
2.材料科学领域材料科学领域主要研究材料的物理性质和性能，在高真空环境中，可以控制材料的微观结构，从而调节材料性质，这些被广泛应用于超硬材料、功能陶瓷材料、特种合金、高纳米结构材料等等。
3.能源领域氢能、太阳能、核能、等高新能源是未来能源发展的主要方向，这些能源要顺利应用，需要真空设备和技术的支持。
4.环保领域真空技术也被广泛应用在环境治理中。
例如垃圾处理、化工行业等，发挥了重要的作用。
5.医学领域在医药及生命科学领域，真空技术也有重要的应用，如生长发育、生物检测、手术吸引器等等。
三、结语综上所述，真空技术在当前和未来的高科技领域都得到了充分的应用，是科技创新与发展的重要推手。
因此，研究真空技术，并致力于提高真空技术水平，将在未来的科学和工程中发挥重要作用。
真空科学技术及其应用
真空科学技术及其应用随着现代科学的发展，真空科学技术在各个领域的应用越来越广泛。
真空技术是一种控制实验环境的技术，其优点在于能够隔绝外部环境干扰，同时使实验环境更加稳定。
一、真空科学技术的基础真空是介于气体和没有气体之间的一种状态。
常常被定义成压强小于大气压的气体状态。
真空科学技术的基础就是对真空本质的研究和认识，主要通过一个靠谱科学来实现。
真空技术的精髓在于能够将容器内部的气体或其他杂质的压力降低到极低的水平，以达到控制实验环境的目的。
二、真空技术的应用1.半导体制造半导体制造是真空技术应用最广泛的领域。
以电子元器件为例，由于电子元件的构成要求非常精确，平坦度、光滑度、纯洁性必须严格控制，任何杂质都可能对其产生不利的影响。
通过真空技术，可以清除制品表面的所有污染物质，使器件得以更加纯净的形成，从而提高了器件的性能。
2.航空航天在航空航天领域，真空技术同样也起到了重要作用。
空间探索器或卫星必须从地球的大气层中发射，这就要求在发射前必须将载体的内部置于一种非常高度真空的状态下。
这能够使之间减少空气的阻力，提高发射时的效率。
3.能源科技在能源科技领域，真空科技同样也得到了应用。
太阳能电池等太阳能技术，钻井和石油开采，以及燃烧工艺的改进等，都是依赖于真空技术来提高效率的。
4.医疗保健随着人们对医疗保健的需求不断增加，真空技术在医疗领域也开始得到广泛应用。
例如，真空技术可以用来制造心脏起搏器，通过真空环境可以将细菌和其他可能影响设备性能的杂质清除，从而提高设备的效果。
三、真空技术的进一步发展未来，真空技术还有很大的发展潜力和空间。
比如，随着太空探索的不断升级，将产生更多的需求和应用场景，在太空中的制造、装配机器人等领域应用都可以采用真空技术；还有，目前出现了一些新型的真空泵，比如电离泵、螺杆泵、旋转泵等等。
这些新型的真空泵，为真空技术的应用提出了更加明显的挑战和需求，有望推动真空技术的进一步发展。
总结：真空科学技术的应用范围非常广泛。
真空技术基础及其应用现状
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此外，真空技术还可以用于材料表面 的改性和处理，以及纳米材料的制备 等方面。例如，在制备高纯度金属薄 膜时，需要在高真空环境下进行蒸发 和溅射；在制备碳纳米管时，也需要 使用真空技术来控制反应条件和提高 产率。
真空技术在其他领域的应用
除了上述领域外，真空技术还广泛应用于航 空航天、汽车、能源、环保等领域。例如， 在航空航天领域中，需要高真空环境来进行 飞行器的气动性能测试和材料表面的处理； 在汽车领域中，需要使用真空技术来进行燃 料喷射和刹车系统的控制。
真空技术基础及其应用现状
日期：
目录 Contents
• 真空技术概述 • 真空技术的原理 • 真空技术的基础设备 • 真空技术的应用现状 • 真空技术的发展趋势和未来展望
01
真空技术概述
真空技术的定义
真空技术是指在低于一个大气压 的条件下，利用物理和化学的方 法获取和应用真空的科学技术。
真空技术涉及的领域广泛，包括 真空获得、真空测量、真空控制 和真空应用等。
新型的真空泵和抽气技术将被开 发出来，以更高效地实现真空环
境的创建和控制。
真空技术的效率提升将有助于降 低能耗和减少环境污染，使其在 可持续发展方面发挥更大的作用
。
开发新型的真空技术设备
随着真空技术的不断发展，新型 的真空技术设备也将不断涌现。
这些设备将具有更高的性能、更 小的体积和更轻的重量，以满足
机械泵包括旋片泵、滑阀泵等，是最 常见的真空泵类型，具有简单、可靠 、易于维护等优点。
根据工作原理，真空泵可分为机械泵 、分子泵、溅射泵等。
分子泵依靠高速旋转的叶片或磁场来 加速气体分子，使其以较高的速度离 开工作腔，从而实现抽气。
真空容器
真空容器是用于存储真空或特定气体 的容器。
列举真空技术的应用及原理
列举真空技术的应用及原理1. 原理介绍真空技术是指在封闭的容器中降低气压，排除其中的气体分子，从而达到真空状态的技术。
真空技术的原理主要包括以下几点：•减压原理：通过机械泵或分子泵等设备，将容器内的气体分子抽出，降低容器中的气压。
•气体扩散原理：利用气体分子间的相互碰撞，使得气体从高压区域自动流向低压区域，实现气体抽出。
•吸附原理：通过在容器内放置吸附剂，通过吸附剂与气体分子之间的吸附作用，将气体从容器中去除。
2. 应用领域真空技术广泛应用于各个领域，以下列举几个重要的应用：2.1 半导体制造业在半导体制造过程中，真空技术被广泛应用于多个环节。
其中最主要的应用包括：•薄膜沉积：通过真空状态下的化学气相沉积法（CVD）和物理气相沉积法（PVD），在晶圆表面沉积各种薄膜材料，用于制造半导体器件的载体。
•离子注入：在真空状态下，将特定元素的离子注入到半导体材料中，改变其电学性质，用于制造各种器件结构。
•光刻：使用真空紫外光刻机，通过光刻胶对硅片进行图形化处理，制造微电子器件。
2.2 光学和光学薄膜真空技术在光学领域的应用主要包括：•薄膜镀膜：利用真空蒸发法和磁控溅射法，在光学器件表面沉积具有特定光学性能的薄膜，用于反射、透射和滤波等应用。
•激光清洗：利用真空环境下的高能激光束照射，将光学器件表面的污染物蒸发或剥离，可恢复器件的光学性能。
•光学试验和测试：利用真空状态下的光学试验仪器，对光学器件进行性能测试和优化。
2.3 材料加工和热处理真空技术在材料加工和热处理领域的应用主要包括：•真空炉：利用真空环境下的高温，对金属、陶瓷等材料进行热处理，改变其结构和性能。
•真空熔炼：通过真空下高温条件，使金属材料迅速熔融，从而实现高纯度的金属制备。
•粉体冶金：通过真空状态下的金属粉末冶金技术，制备具有高密度、高强度和特殊形状的零件。
2.4 航天航空领域真空技术在航天航空领域的应用主要包括：•火箭发动机试验：为了模拟宇宙中的真空环境，使用真空室对火箭发动机进行性能测试和验证。
真空技术应用
真空技术应用真空技术是一种应用于各个领域的高科技技术，它基于将空间中的气体分子抽取出来，创造出一种稀薄的气压环境。
真空技术在工业制造、科学研究、医疗领域等方面都有广泛的应用。
本文将探讨真空技术在这些领域的应用以及其所带来的益处。
一、工业制造领域中的1. 真空薄膜沉积技术真空薄膜沉积技术是一种通过在材料表面沉积一层薄膜来改善其性能的方法。
这项技术在半导体、光电、化工以及其他领域的制造过程中起着至关重要的作用。
通过将材料放置在真空室中，控制气压和温度，以及注入相应的材料气体，可以在材料表面沉积出精确、均匀的薄膜。
这种技术不仅提高了产品的质量和性能，而且还可保护材料免受环境腐蚀。
2. 真空包装技术真空包装技术利用真空环境抽取包装容器中的气体，形成一种低氧、低湿、低压的环境，有效地延长了食品和药品等易腐产品的保质期。
真空包装不仅可以防止氧化和细菌滋生，还能够减少产品的体积和重量，方便储存和运输。
此外，真空包装还可以保持产品的新鲜度和口感，提高产品的质量。
二、科学研究领域中的1. 真空管真空管是一种在真空环境中运作的电子元件，它是电子技术的基础。
通过将真空管内的空气抽出，可以防止电子器件中的氧化反应和能级跃迁，从而保证电子管的顺利工作。
真空管在放大、开关、调谐和检波等电子电路中有着广泛的用途，是现代通信、计算机、音频设备等高端技术的重要组成部分。
2. 真空中的实验在科学研究中，真空环境可以模拟太空的真实条件，便于进行各种物理、化学和生物实验。
例如，通过在真空中进行材料合成实验，可以控制反应的速率和纯度，得到更纯净的材料。
此外，真空条件下的观测和测量也可以得到更准确的数据，为科学研究提供更可靠的依据。
三、医疗领域中的1. 真空吸引装置真空吸引装置是一种医疗设备，通过抽取患者体内的气体或液体，减轻内压，促进创伤恢复或发挥其他治疗效果。
例如，在手术中，真空吸引装置可以帮助清除手术现场的血液和分泌物，保持手术视野的清晰；在创伤和烧伤治疗中，真空吸引装置可以减少伤口的感染和促进伤口愈合。
真空技术概述
真空技术概述真空技术是一门研究和应用真空环境的学科，广泛应用于多个领域，如电子工业、光学仪器、材料科学等。
本文将对真空技术的概述进行详细介绍。
1. 真空的定义和特性真空是指在一定空间范围内，无气体或气体的压强极低，几乎接近于零的状态。
真空的特性包括：气体稀薄、无传热介质、无氧化作用、无声传播等。
2. 真空技术的应用领域真空技术广泛应用于以下领域：2.1 电子工业：真空技术在电子器件制造、显示屏制造等方面发挥着重要作用，可以提供纯净的工作环境。
2.2 光学仪器：真空技术可以消除气体折射和散射对光学仪器性能的影响，提高仪器的测量精度。
2.3 材料科学：利用真空技术可以对材料进行表面处理、薄膜沉积、材料热处理等，提高材料的性能。
2.4 航天科学：在航天器和航天模拟实验中，真空技术被广泛应用于模拟外太空真空环境。
2.5 化学工业：真空技术可以用于化学反应的环境控制，提高反应效率。
3. 真空技术的基本原理和设备3.1 真空泵：真空泵是真空技术中常用的设备之一，包括机械泵、旋片泵、根引泵等，可以抽取容器内的气体，形成真空环境。
3.2 真空度测量：为了控制和监测真空环境的质量，需要使用真空度测量设备，如电离真空规、热电离真空规等。
3.3 真空密封：在真空技术中，需要使用各种真空密封件，如橡胶密封圈、金属密封等，以保证系统的密封性能。
3.4 真空系统设计：真空技术的应用需要进行系统设计，包括真空容器的结构设计、泵的选型和布局等。
4. 真空技术的发展趋势随着科学技术的不断进步，真空技术也在不断发展演进，呈现以下趋势：4.1 高真空技术：在一些特殊领域，如核聚变、粒子加速器等，需要更高真空度的环境，对高真空技术的需求也越来越大。
4.2 低温真空技术：低温真空环境对于一些特殊材料和器件的研究具有重要意义，因此低温真空技术也成为研究热点。
4.3 微型化和集成化：随着微纳加工技术的发展，将真空技术应用于微型化和集成化器件制造中，可以提高器件性能和可靠性。
机械设计中的真空技术与应用
机械设计中的真空技术与应用在机械设计中，真空技术是一种应用广泛且重要的技术手段。
它通过降低系统压强，去除气体分子，创造出低压或无压环境，为机械系统的设计和应用提供了一系列优势。
本文将探讨机械设计中真空技术的原理、应用和发展趋势等方面内容。
一、真空技术的原理真空技术的原理基于气体分子在低压环境下的行为。
在高压环境下，气体分子相互碰撞频繁，形成较高的气压。
而在真空状态下，气体分子的密度较低，分子之间的相互碰撞次数减少，气压大幅下降。
实现真空状态有多种方法，其中常用的是机械泵和吸气泵。
机械泵通过排气装置抽出气体，将系统内的气压降低至较低的水平。
吸气泵则通过吸收气体分子，实现真空状态。
另外，还有分子泵、离子泵等高级真空技术可在更高压范围内实现真空状态。
二、真空技术在机械设计中的应用1.气体隔离真空技术可用于机械系统中的气体隔离。
在特定应用场景中，需要隔离氧气、水蒸气等气体，以防止对机械系统的腐蚀或损坏。
通过创建真空环境，可有效隔离有害气体对机械系统的影响。
2.气体传输真空技术可用于气体传输系统。
例如，在半导体制造中，需要将特定气体输送到目标位置，以进行化学反应或材料处理。
通过控制气体压强和流量，真空技术可以精确地控制气体输送的速度和稳定性。
3.材料表面处理真空技术可以应用于机械系统的材料表面处理，如薄膜沉积、离子注入、真空干燥等。
在薄膜沉积过程中，通过在真空环境下控制材料表面的化学反应，可以在材料表面形成均匀而致密的薄膜。
这种薄膜具有较好的附着力和保护性能，在电子器件制造、光学涂层等领域具有广泛的应用。
4.真空包装真空技术可以用于机械系统的产品包装中。
通过封闭包装容器，去除容器内的空气，创造出低气压环境。
此种包装可以延长食品、药品等产品的保鲜期，并防止细菌、霉菌的生长和氧化反应的发生。
三、真空技术的发展趋势随着科学技术的发展，真空技术在机械设计领域有着广阔的发展前景。
以下是真空技术发展中的一些趋势：1.高真空技术的提高随着对更高真空度要求的提升，人们对高真空技术的研究和应用将更加深入。
真空的应用及原理
真空的应用及原理引言真空是指一个容器或者一定空间内不存在气体或者其他物质分子。
真空科技已经广泛应用于众多领域，包括电子工业、医疗设备、航天工程等。
本文将介绍真空的应用及其原理。
真空的应用真空技术在以下领域有着广泛的应用：1. 电子工业•真空管：真空管是最早出现的电子元件，它在电视、收音机等电子设备中广泛应用。
真空管利用真空环境中的电子流与电极之间的相互作用来实现电子放大、整流等功能。
•半导体工艺：在半导体工业中，真空用于清洗晶圆、沉积薄膜、产生高纯度环境等工艺步骤。
真空环境可以避免氧化、污染等问题，从而提高电子器件的性能和可靠性。
2. 化学工业•真空干燥：在化学工业中，一些物质需要经过真空干燥来去除水分或其他挥发性成分。
真空干燥可以大大提高干燥速度，减少热损失，并且能够避免氧化、污染等副作用。
•蒸馏：真空蒸馏是一种通过降低环境压力来降低液体沸点从而实现分离提纯的方法。
真空环境下，液体的沸点降低，有助于去除混合物中的杂质，提高产品的纯度。
3. 医疗设备•医用真空：医疗设备中使用的吸引装置、手术装置等需要产生负压环境来吸引体内的分泌物、血液等。
医用真空设备可以有效地提升手术和治疗过程的安全性和效果。
•医用包装：在药品和生物制品的包装过程中，真空袋、容器能够有效地延长产品的保质期，防止氧化和细菌污染。
4. 航天工程•真空测试：在航天器的研制和发射前，需要进行真空环境下的测试，以验证航天器在真空条件下的性能和可靠性。
这些测试可以模拟太空环境，为航天工程提供重要的数据支持。
真空的原理真空的实现依靠以下原理：1. 气体压力气体的压力是指单位面积上所受气体分子碰撞的力。
在真空环境中，通过降低容器内气体的压力，可以使得气体分子的碰撞频率减小，进而降低气体的密度，实现真空状态。
2. 泵类设备在真空技术中，常用的泵类设备有机械泵、扩散泵、分子泵等。
这些泵类设备通过不同的机制，将容器内的气体抽出，从而实现真空状态的产生和维持。
真空技术与应用
真空技术与应用真空技术是一门研究在低气压或无气压条件下工作的科学与技术。
它在许多领域中发挥着关键作用，例如电子器件制造、材料处理、能源产业以及空间探索等。
本文将介绍真空技术的基本原理、应用领域以及未来发展趋势等方面。
一、真空技术的基本原理真空是指气体的绝对压力低于大气压的状态。
而真空技术的核心原理是通过各种手段将封闭空间中的气体排除或减少，从而达到较低的气压。
具体的技术手段包括机械泵、分子泵、离子泵等。
机械泵是最常用的真空泵之一，它利用活塞或叶片等机械运动产生抽吸效果。
而分子泵则通过高速旋转的转子将气体分子推向被抽空的方向，使其减少压力。
离子泵则利用电场和磁场的作用将气体离子抽出，从而实现真空。
二、真空技术的应用领域1. 电子器件制造：在半导体制造领域，真空技术被广泛应用于制造集成电路、平板显示器和太阳能电池等设备。
在真空中进行工艺处理，可以减少氧化反应和气体杂质对器件性能的影响，提高材料的纯度和稳定性。
2. 材料处理：真空技术在材料加工和表面处理中也起着重要作用。
例如，通过在真空环境中进行溅射薄膜、热蒸发和化学气相沉积等工艺，可以制备出高纯度、高质量的涂层材料。
3. 能源产业：真空技术在能源领域的应用非常广泛。
例如，通过在真空中进行燃烧反应，可以提高能源利用效率，减少燃烧产生的污染物。
此外，利用真空蒸馏和分离技术，可以提取和纯化石油、天然气等能源资源。
4. 空间探索：在航天领域，真空技术是必不可少的。
宇航员在航天器内需要处于真空环境下，而火箭发动机的推进剂也是在真空条件下运行。
此外，真空技术还在航天器的制造、环境控制和实验条件模拟等方面发挥重要作用。
三、真空技术的未来发展趋势随着科学技术的进步和工业需求的不断增长，真空技术也在不断发展。
未来，真空技术可能出现以下几个发展趋势：1. 高效节能：随着能源问题和环境问题的日益凸显，未来的真空技术将更加关注能源的高效利用和节能减排。
例如，研发更节能高效的真空泵和真空系统。
真空技术及其应用研究
真空技术及其应用研究一直以来都备受关注，随着科技的不断发展，真空技术在各个领域都有着广泛的应用。
从最基础的制备纯净环境到半导体制造等高端领域，真空技术无处不在，为现代工业的发展提供了坚实的基础。
一、真空技术的概念及发展概况真空技术是一门研究利用真空环境进行科学实验和技术应用的领域。
早在17世纪，人们就开始对真空进行研究，但直到19世纪，真空技术才真正开始迅速发展。
从最初的水银柱压力计到现代的各种真空泵和真空设备，真空技术已经取得了长足的进步。
在过去的几十年里，真空技术不仅在科学研究领域取得了显著成就，还被广泛应用于工业生产和其他领域。
二、真空技术的基本原理和分类真空技术的基本原理是利用真空泵将容器内的气体抽出，使之达到低于大气压的压力。
根据实际应用需求不同，真空技术可以分为粗真空技术、中真空技术和高真空技术三个层次。
粗真空技术主要应用于一些普通工业生产中，中真空技术则主要应用于半导体、涂层等领域，高真空技术则应用于核聚变等高科技领域。
三、真空技术在材料科学中的应用研究材料科学是真空技术的一个重要应用领域。
通过真空抽取、真空热处理等技术，可以改善材料的性能，提高其质量。
同时，真空环境下对材料的表面进行处理，也可以增加材料的表面粗糙度，提高与其他材料的黏附性。
这些都为材料的研究和应用提供了新的思路和方法。
四、真空技术在电子工业中的应用研究电子工业是真空技术的另一个重要应用领域。
真空技术在电子器件的制造、封装和测试等方面都有着重要的作用。
例如，真空蒸镀技术可以提高电子器件的导电性能，同时减少杂质对电子器件的影响。
在电子器件的封装中，真空环境可以减少器件中的氧气和水蒸气，延长器件的使用寿命。
这些都为电子工业的发展带来了新的机遇和挑战。
五、真空技术在卫星应用中的研究随着卫星技术的迅速发展，真空技术在卫星应用中也有着广泛的应用。
在卫星的制造、运行和维护过程中，真空技术都占据着重要地位。
例如，卫星中的推进系统需要在真空环境下进行测试和运行，真空技术可以提供卫星运行所需的真空环境。
真空技术在物理实验中的应用与操作
真空技术在物理实验中的应用与操作引言：真空技术是现代物理实验不可或缺的重要工具之一。
通过创造和维持低压环境，真空技术可以在物理实验中提供清晰准确的实验结果。
本文将探讨真空技术在物理实验中的应用和操作。
一、真空技术的基本原理和类型真空是指气体压力低于大气压力的状态。
为了达到真空状态，我们需要借助一系列真空设备和技术手段。
真空技术的基本原理是通过排除气体分子间的相互碰撞，降低气体分子密度，从而减少或消除气体对实验结果的干扰。
常见的真空技术主要包括机械泵、扩散泵、离心泵和涡轮分子泵等。
机械泵是最常用的真空泵，通过机械方式排除气体分子，适用于低真空状态。
扩散泵则通过分子扩散来排空气体，适用于高真空状态。
二、真空技术在物理实验中的应用1. 材料研究：真空环境下，可以降低氧和水分对材料的侵蚀，提供一个高净化的环境。
许多材料的性能测试、表征和制备都需要在真空条件下进行。
例如，利用电子显微镜等技术，可以研究材料的表面形貌和结构，并探索材料的电子结构特性。
2. 等离子体物理：等离子体是一种高度电离的气体状态，其中的离子和电子可以产生强烈的相互作用。
通过在真空室中施加高压力，可以产生稳定的等离子体，用于研究等离子体物理现象。
真空环境可以排除氧气等杂质，减少等离子体的非理想效应，提高实验的精确性和可重复性。
3. 加速器物理：粒子加速器是物理学研究中的重要工具，在高真空条件下运行。
真空环境可以减少带电粒子与气体分子的碰撞，提高加速器中带电粒子的速度和能量，从而实现更高的碰撞能量和更准确的实验测量。
三、真空技术的操作要点1. 环境准备：在进行真空实验之前，必须保证实验环境干净和净化。
可以使用高效过滤器过滤气体中的杂质，避免对实验结果的干扰。
同时，排除实验场地中的灰尘和杂质，以减少对真空设备和实验器材的污染。
2. 泄漏检测：在进行真空实验之前，必须进行泄漏检测。
利用泄漏检测器和气体分析仪器，检测真空系统中的泄漏点。
如发现泄漏，应及时定位和修复。
真空技术的基本原理和应用
真空技术的基本原理和应用真空技术是现代科学技术的重要分支之一，广泛应用于航空航天、半导体制造、光学镀膜、电子器件和材料科学等领域。
本文将介绍真空技术的基本概念、常见真空度和真空泵的分类、原理及应用等内容。
一、真空技术的基本概念真空是指在一个封闭的容器结构内，气体分子的平均自由程大于或等于该结构的尺寸，无法通过碰撞相互传递，从而形成的气体状态。
真空技术是利用真空环境下气体的流动性和物理、化学性质进行材料加工、产品测试和科学研究的技术。
二、常见真空度和真空泵的分类1. 常见真空度真空度的单位是帕(Pa)，衡量压强大小的基本单位。
一般来说，真空度等于1帕时已经属于"真空"。
根据压力的不同，真空度通常分为大气压(约1*10^5帕)、高真空(10^3～10^5帕)、超高真空(10^-1～10^3帕)和极高真空(10^-7～10^-1帕)等不同等级。
2. 真空泵的分类真空泵是用于排气并维持真空度的设备，按照其工作原理和结构特点可以分为机械泵、扩散泵、栅极放电离子泵、离子泵、分子泵等多种类型。
机械泵通常用于真空度在1～10^3帕范围内的气体排放，而分子泵、离子泵等则应用于超高真空范围内。
三、真空泵的原理及应用1. 机械泵机械泵是利用机械运动原理将气体压缩并加速排放的泵，适用于真空度在1～10^3帕范围内。
机械泵一般被广泛应用于高真空系统中，如微电子器件制造中的真空流程，以及真空实验中的真空度维持等。
2. 扩散泵扩散泵利用分子扩散原理把气体分子从低压区域转移到高压区域的泵，适用于高真空和超高真空范围。
扩散泵可被广泛应用于真空制程、真空加热、真空镀膜等领域。
3. 离子泵离子泵利用静电力场和磁场作用于离子，将气体分子逐渐抛离到反极板上，并将离子吸入电场内，使离子发生新的电离交换。
适用于超高真空和极高真空范围。
离子泵是现代半导体制造和核物理等领域中高效的承压排气设备。
4. 分子泵分子泵是一种利用气体分子中的分子扩散和抽吸作用将气体排到高真空范围内的泵。
真空技术与应用
真空技术与应用真空技术是指将封闭的容器中的气体或气体分子抽除至一定程度，使容器中气体的压力低于大气压力的一种技术。
该技术被广泛应用于科学研究、工业生产以及日常生活中的各个领域。
本文将介绍真空技术的基本原理、应用以及其在不同领域中的具体应用案例。
一、真空技术的基本原理真空技术的基本原理是通过减少容器中的气体分子数量，从而降低容器内的气体压力。
这一过程可以通过多种方法实现，包括机械泵抽气、扩散泵抽气、吸气泵抽气等，其中机械泵抽气是最常用的一种方法。
机械泵通过运动元件（如螺杆、叶片等）的旋转或往复运动，在容器内创造负压环境，将气体排出容器。
当气体压力降至一定范围时，就能够达到所需的真空度。
二、真空技术的应用领域1. 真空包装技术：真空包装技术通过将食品等物品放入真空袋中，将袋子中的氧气抽除，从而延长食品的保鲜期。
真空包装可以阻止食物的氧化、变质以及细菌的滋生，保持食品的口感和营养。
2. 半导体制造：在半导体芯片的制造过程中，需要在一定的真空环境下进行，以保证芯片的质量。
真空技术可以将制造过程中的杂质和气体去除，从而确保芯片的正常运行。
3. 物理实验研究：许多物理实验需要在真空环境下进行，以减少气体对实验结果的干扰。
例如，在真空条件下进行电子显微术实验，可以观察到更加清晰的显微结构。
4. 真空冷冻干燥：真空冷冻干燥技术广泛应用于药物制造、食品加工等领域。
在冷冻干燥过程中，物品在低温下被冷冻，随后在真空环境下加热，使物品中的水分以气体形式从固态直接转化为蒸汽，从而达到干燥的效果。
三、真空技术在航天领域中的应用案例1. 真空舱：航天器中的舱室需要具备一定的真空度，以确保航天员的安全。
通过真空技术，航天器内部的氧气和其他有害气体被抽除，为航天员提供洁净的工作环境。
2. 真空传感器：航天器的导航和控制系统中使用了许多真空传感器，以监测和控制航天器的真空度。
这些传感器可以精确地测量真空度，确保航天器的正常运行。
3. 真空脱气：在航天器的发动机中，需要使用真空脱气系统来排除燃料和润滑油中的气体，以提高发动机的性能和可靠性。
真空技术的应用与原理
真空技术的应用与原理1. 引言真空技术是一种将容器内的气体压力降低至较低水平的技术。
它在许多领域中具有广泛的应用，如电子工业、材料科学、医疗器械等。
本文将介绍真空技术的应用领域和基本原理。
2. 真空技术的应用领域真空技术在以下领域中有重要的应用：•电子工业：真空技术被广泛应用于电子器件的制造过程中。
在半导体工业中，真空用于沉积薄膜、制备光掩膜等工序。
另外，真空技术还应用于电子束焊接、电子显微镜等装置的制造。
•材料科学：真空技术在材料蒸发、镀膜和热处理等过程中发挥重要作用。
在材料表面改性领域，利用真空技术可以改善材料的结构和性能。
•医疗器械：真空技术被广泛应用于医疗器械中，如扫描电子显微镜、核磁共振仪等设备。
此外，真空还被用于医疗废物处理和病房环境的净化。
•航空航天：在航空航天领域，真空技术用于模拟太空环境，测试航天器的性能和耐力。
•环境保护：真空技术被广泛应用于废气处理、废水处理和污染物监测等领域，帮助减少环境污染和保护生态系统。
3. 真空技术的基本原理真空技术的基本原理基于以下两个方面：•空气抽取：真空技术通过将容器内部的气体从一个区域输送到另一个区域，从而降低内部压力。
一般情况下，真空泵被用来抽取气体。
真空泵能够吸入气体并将其排出到外部环境，从而实现真空状态。
•压力控制：真空技术通过控制容器内部的气体压力来实现不同级别的真空。
常见的真空级别包括高真空、超高真空和超低真空。
不同的应用领域需要不同级别的真空。
4. 真空技术的设备和工艺真空技术涉及到多种设备和工艺。
以下是几种常见的设备和工艺：•真空泵：真空泵是真空技术中最常用的设备之一。
它可以通过机械或物理手段抽取气体，从而降低容器内部的压力。
•真空仪表：真空仪表用于测量和监测真空系统的压力、温度和流量等参数。
•真空封接：真空封接是将两个物体或容器完全密封在一起，以实现高真空或超高真空状态的过程。
•真空热处理：真空热处理是利用真空环境下的高温或低温条件对材料进行处理，以改变其物理和化学性质。
真空技术基础
三、真空泵的抽速
真空泵的一个基本指标是抽速S，定义为： Q Sp (1 15) P
其中p为真空泵入口处的气压，Q仍为单位时间内通过该处的 气体流量。
量纲：m3／s 流导：描述的是真空部件的气体通过能力，它将 使流动着的气体形成一定程度的压力降低； 抽速：特指一个截面上的气体流速。
真空室
P, S
说明：
1. 由于单位体积内的气体分子数n与气体压力p成正 nRT p= 比（ N ），因而分子的平均自由程将与气体的 压力呈反比；即气体分子自由程随着气体压力的 下降而增加
A
•
在气体压力低于0.1Pa的情况下，气体分子间的碰 撞几率已很小，气体分子的碰撞将主要是其与容 器器壁间发生的碰撞。
三、气体分子的通量
的相互碰撞。
结果：使气体分子的速度服从一定的统计分布。
气体本身对外显示出一定的压力。
2、理想气体
气体分子之间除了相互碰撞的瞬间之外，完全不 存在相互作用，因此
（1）它们可以被看作是相互独立运动的硬球； （2）硬球的半径远远小于球与球之间的距离。
在一般的温度和压力条件下，所有的气体都可以 被看作是理想气体。
单位制
国际单位：帕斯卡 1Pa=1N/m2
其它常用单位：
单位名称
标准大气压
符号
atm
换算关系
1atm=101325Pa
备注
托
毫米汞柱 毫巴
Torr
1Torr=133.3Pa
美国常用
mmHg 1mmHg=133.3Pa mbar 1mbar=102Pa 欧洲常用
阿伏加德罗定律
1摩尔任何气体在标准状态下所含的分子数是一个定值 NA ，即6.022×1023，。
真空技术基础及其应用现状演示幻灯片
马德堡半球实验
4
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早期真空相关发现和发明：
阴极射线（Goldstein，1876年）
碳丝灯泡（T.A.Edison，1879年）
X射线（W.Rontgen,1895年）
真空二极管（A.Fleming，1902年）
真空三极管（L.Forest，1907年）
充气日光灯（ngmuir，1915年）
（1）灵敏度与气体种类有关 （2）压强高于10-1Pa时，灯丝易于烧毁。
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4、真空控制系统
控制真空系统中机组的启 停，大门的开、闭，真空 系统真空度、温度的监测 系统，称为真空控制系统， 该系统包括控制操作界面、 显示界面等。
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5、真空检漏技术
一个理想的真空容器，当达到真空状态后，与对其工作 的真空泵隔离，该容器内的真空度不应改变。而一个真 正容器内，则压强会上升，这是由于容器壁表面出气、 渗透和漏气等因素构成的。
测量所得的离子流。
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各种真空计适用压力范围
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几种常用真空计简介
电容薄膜真空计 原理：压强改变时薄膜发生形变，它和感知电极间
的距离改变，从而其间的电容量改变，用电学的方 法测出电容量，便可通过校准确定气体压强。 量程：其量程有四个数量级，105Pa~10Pa、 104Pa~1Pa、103Pa~10-1Pa、102Pa~10-2Pa 特点：量程宽(1×105Pa~1×10-2Pa)，精度高，稳定性 好，测量结果与气体 种类无关 ，特别是可以测量蒸 汽和腐蚀性气体的压力
真空技术基础及其应用现状
刘甲朋
1
真空技术研究及其应用
真空技术研究及其应用随着现代工业技术的高速发展，真空技术逐渐成为了一种非常重要的研究领域。
在许多工业领域中，真空技术都有着广泛的应用，如半导体制造、精密机械工业以及化学工业等。
在本篇文章中，我们将会对真空技术的基本原理和应用进行深入探讨。
一、真空技术的基本原理真空，指的是一个物理环境下的气体稀薄程度。
在标准大气压下，空气分子的密度约为每立方厘米2.5×1019个，而在真空状态下，这个数值将会急剧下降。
一般来说，真空可以被定义为气压低于标准大气压的状态。
真空的实现可以通过多种方式来完成，最常用的方法是机械泵。
机械泵通过压缩和抽取气体，将气体与真空容器内的气体分离。
在这个过程中，气体的压力逐渐下降，最终形成真空状态。
此外，也有其他的真空技术，如分子泵、离子泵、吸附泵等。
二、真空技术的应用1.半导体制造在半导体工业中，真空技术被广泛应用。
在晶圆制造过程中，需要使用真空技术将气体清除，以确保产品的质量。
同样，半导体加工过程中产生的污染物和废气也需要通过真空泵进行处理。
2.精密机械工业在精密机械的制造与加工过程中，真空技术也扮演着重要的角色。
例如，某些精密装配工艺需要在真空状态下进行，以确保产品的精度和品质，同时也可以减少氧化和腐蚀影响。
3.化学工业在化学工业中，真空技术可以用来制备高纯度化学品，也可以用来对一些敏感化学品进行处理，以避免产生不必要的反应。
此外，在真空状态下进行的一些化学反应也可以减少其他物质的干扰，从而提高反应效率。
4.航空航天在航空航天领域中，真空技术同样被广泛应用。
例如，在太空探索过程中，需要使用真空技术来制备和测试一些甚至无法在地球上制造的材料。
5.其他领域除了上述几个领域之外，真空技术在其他领域中也有着广泛的应用。
例如，真空技术可以用来制造真空管，也可以用来处理废水和废气等。
三、结论由此可见，真空技术在现代工业中具有着十分重要的地位，它为各个领域的发展做出了巨大贡献。
借助真空技术，我们可以控制材料的原子位置，制造出高精度和高质量的产品。
真空技术在生活中的应用及原理
真空技术在生活中的应用及原理引言真空技术是一种重要的工程技术，通过去除气体分子和颗粒物质，创建低压或无气体环境，从而产生真空。
真空技术已经广泛应用于许多领域，包括科学研究、工业生产和日常生活。
本文将介绍真空技术在生活中的应用以及其原理。
前提知识在讨论真空技术的应用之前，有几个重要的概念需要了解：1.气压：大气压力对于地球上的物体来说是常见的。
标准大气压为760毫米汞柱或101325帕斯卡（Pa）。
气压随着海拔的变化而变化，高海拔地区的气压较低。
2.真空度：真空度是指真空系统内的气体压力。
常用的真空度单位是帕斯卡（Pa）或毫巴（mbar）。
3.气体分子：气体由许多微小的分子组成，这些分子之间以高速运动的方式相互碰撞。
真空技术的应用1. 真空包装真空包装是将食物或其他物品包装在无气体的环境中，以延长其保鲜期。
真空包装可以有效防止氧气和湿气进入包装物内部，从而减缓细菌和霉菌的生长。
真空包装的原理是创建一个低压环境，使氧气分子难以进入包装物。
真空包装的优点包括延长食物的保鲜期、防止氧化和减少食物的体积。
这种包装技术广泛应用于食品工业以及冷藏和冷冻食品的存储。
2. 真空电子器件真空技术在电子器件制造中也被广泛应用。
例如，真空管是一种使用电子流在真空中工作的电子器件。
真空管中的电子会在高电压下加速并产生电流，从而实现电子放大、检波和调制等功能。
尽管真空管已经被固态器件所取代，但在某些音频应用和特殊场合下，真空管仍然有其独特的优势。
3. 真空吸尘器真空吸尘器是一种常见的家用电器，它利用真空技术来清理地面上的灰尘和污垢。
通过创建真空状况，真空吸尘器能够吸入地面上的灰尘，并将其收集到一个容器中。
真空吸尘器常用于家庭和办公场所，为人们提供了更方便和高效的清洁方式。
4. 真空绝热真空绝热是通过在两个表面之间创建真空层来实现热绝缘。
真空是热不传导的，因此在两个物体表面之间创建真空层可以防止热量的传输，从而提高隔热性能。
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Chamer 1
pump 1 500 ℓ ℓ/s
Chamer 2
pump 2 100 ℓ/s
connecting tube 1 cm inner diameter 10 cm length
估计:
P(N2) in chamber 1 P(N2) in chamber 2 P(O2) in chamber 1
Outlines(概述）: (概述）
1 Concepts（基本概念） （基本概念） Mean Free Path of gas molecules（分子平均自由程）: （分子平均自由程） Viscose flow （粘滞流）Vs. Molecular flow（分子流） Gas flow（气体流动）: （气体流动） Throughput（流量）, Conductance（流导）, Pumping speed（抽气速率） Pumps: Mechanical（机械泵）, Roots（罗茨泵）, Turbo（涡轮分子泵）, Diffusion（油扩散泵）, Dry（干燥泵）, Ion（离子泵）, Cryo（冷凝泵） Gauges（真空规）: Mechanical（机械规）, Thermal conductance（热导规）, （真空规） Ionization（电离规）, Chambers（真空腔体）: Joints （连接密封件）(metal（金属件）, elastomer), （真空腔体） parts（真空部件）
真空的分类
• 根据：真空应用范围、真空物理特性、真 空泵和真空规的使用范围等，划分真空度。
粗真空： 中真空: 高真空: 超高真空: 1atm-1Torr 1torr—10-3Torr 10-3Torr---10-7Torr 10-7Torr ---10-12Torr
极高真空： <10-12Torr
D4 C = 180 Pav L
D = 直径, in cm L = 长度, in cm C = 流导, in ℓ/s Pav = 管道内平均气压, in torr
viscous
C
molecular
mtorr
Pav
gas inlet, N2 1x10-3 torr ℓ/s
gas inlet, O2 1x10-4 torr ℓ/s
真空技术中的物理基础
• 气体分子的速度： 气体分子速度是随机的热运动速度。 但是其平均速率是确定的： V≈vs=(8ΚΤ/πm)0.5=150(T/M)0.5 8ΚΤ/π
其中，m是分子质量，M是分子量。 • 分子的平均自由程 λ=1/πD2n, D是分子直径。
例子：气体分子的平均速率: 空气 (80% N2 + 20% O2) at 20 oC
抽速 工作气压 压缩比
扩散泵 涡轮分子泵 离子和升华泵 冷凝泵
气体选择性
旋片式机械泵
Mechanical Pump 第一级: 第二级: down to 10-1 torr down to 10-3 torr
inlet
油式
密封, 润滑 返流 ⇒ 分子筛过滤 密封不好 寿命短 污染
干式 (无油)
limited by oil vapor & air back leak Inlet pressure: 10-3 torr ~ torr ~ atm heavy load at high pressure Outlet pressure: 1 atm ~ 1.1 atm
真空度
抽气速率的计算:
PV = NRT, N是分子总数
N ∝ PV
at T= const
通常情况下, 真空泵的抽气量 正比于真空室气压 P, 泵抽 速 S 定义为：
δ PV 1 δ PV = PS S = δt P δt
流量为：
S 单位：升/秒, ℓ/s
Q = PS，因此分子数减少速率为：
d N d PV ∝ = Q = PS dt dt
3.
4.
真空获得技术—真空泵
获得真空的方法：使
用真空泵或者吸气剂，真空
如果平均自由程 > 真空室尺寸 ⇒ 分子流 分子的运动互相之间是独立的，分子与墙
泵是获得真空的最重要工具。 壁表面的碰撞速率决定真空泵的抽气速度。 真空泵性能指标决定真空度 高低。
真空度
如果平均自由程 <真空室尺寸 ⇒ 粘滞流 分子运动互相影响 分子与分子的碰撞决定抽气气流动力学， 抽气气流动力学，
λ = 50 µm τ = 100 ns
P = 10-3 torr P = 10-6 torr
真空获得技术
• • • • • 真空泵 真空度测量 真空室和部件 设计真空系统 真空维持
真空获得技术—真空泵
•
1. 2.
真空泵的几个术语
抽气速率：在泵的入口处，压强为P, 单位时间内抽出的 气体量为Q, 抽速Sp =Q/P, 单位：L/s 有效抽气速率：真空泵与真空室之间通常有管道，管道 存在压差，减小了泵的抽速。 管道流导为U, 有效抽速 S=SpU/(Sp+U) 起始压强：真空泵开始工作的允许压强，泵的工作原理 决定。 有些需要真空下开始工作，因此前级泵是必须的。 极限真空度：没有漏气和内壁脱气条件下，真空泵所能 达到的最低气压，工作介质决定了极限真空。
真空技术中的物理基础
• 基本定律和方程：
设计和分析真空系统的特征常用的基本定律 1. 理想气体状态方程：PV=nRT 2. 理想气体实验三定律：玻玛定律；盖吕定律和查理定律。 是理想气体方程的推论。 PV=const (T,n 常数） V/T=const (P,n 常数) P/T=const (V,n常数） 3. 阿佛伽德罗定律：阿佛伽德罗常数 N0=6.023X1023/mol P=nmvs2/3=ρvs2/3=nKT m—分子质量；n—单位体积气体的分子数；vs是气体 分子平均速率。
D = 直径, in cm L = 长度, in cm C = 流导, in ℓ/s
分子流条件下
P2
pump 500 ℓ/s
S2
例子 1 D = 15 cm L = 20 cm C = 2025 ℓ/s S1= 401 ℓ/s
例子 2 D = 10 cm L = 20 cm C = 600 ℓ/s S1= 273 ℓ/s
• 1948年，大量尖端技术出现，需求超高真 空。发明了离子泵，可实现超高真空。 • 1950年前后，吸气材料被应用于真空获得。 发明了Ti升华泵。 • 70年代，分子抽气泵被改进，发展出涡轮 分子泵，可以替代扩散泵，获得高真空。 目前广泛使用涡轮分子泵获得高真空和 超高真空
真空技术的发展历史
真空规的发展历史 • 1873年，发明压缩式真空计， • 1874年，热辐射真空计（热电阻）。 • 1906年，热真空计（热电偶的使用） 电离真空计 • 1937年，磁控管真空计 • 1946年，辐射电离真空计 之后，各类真空计的精度逐渐提高，出现了大量改进型， 目前常用有：热辐射真空计（低、中真空），热电偶真空 计（中、高真空），电离真空计（高、超高真空），磁控 管真空计（超高，极高真空）
真空技术中的物理基础
• 基本概念 1. 分子流：分子在流动过程中自由飞行，互 相之间不碰撞。高真空和超高真空下的流 动。分子自由程远大于管道直径。 2. 粘滞流：与分子流相对，分子自由程远小 于管道直径，中真空下的流动。 3. 湍流：粘滞流的一类特殊状态，流速大而 粘滞强出现的不规则涡旋流动状态。
罗茨泵
抽速大 压缩比低 ~ 10
抽空时间计算： 抽空时间计算：
d PV = −SP dt
抽气流量方程
dP S =− P dt V P = P0 e V τ= S
为什么？ 器壁表面脱气。 为什么？ 器壁表面脱气。
- t/τ
例子 V = 1000 ℓ S = 500 ℓ /s τ=2s 每 2.3 τ, 气压降低10倍
实际上, 实际上 真空度 from 10-6 torr to 10-7 torr，却需要比上述估计长得多的时间 ，
因此腔体材料的选择十分重要， 因此腔体材料的选择十分重要，特别是高真空系统
各类真空泵的抽速
• 真空泵的分类
•
1. 2. 3. 4.
抽气式
旋片式真空泵 扩散泵 涡轮分子泵 分子拖拽泵
•
1. 2. 3.
吸气式
冷凝泵 离子泵 升华泵
常用真空泵的原理:
机械泵:
油旋片泵, 罗茨泵 干式叶片泵, 辊对泵, 隔膜泵
Vacuum Technology (真空技术） 真空技术）
Concepts and Key Points （基本概念和技术要点）
张家良
大连理工大学 三束材料改性国家重点实验室 The State-key Lab.for Material Modification, Dalian University of technology
at T = const
通常稳态条件下，抽气管道中的流量是守恒的， 即：
Q = P1S1 = P2S2 P2 = 100 P1
P1
pump 1 500 ℓ/s
P2
pump 2 5 ℓ/s
有管道的真空泵抽速：
P1, S1
C
1 1 1 = + S1 C S2
D3 连接管道，流导为： C = 12 L
Outlines(概述）: 概述） 概述
Key points (技术要点 技术要点) 技术要点 • Practical concerns :(实用技术） 实用技术） 实用技术 1. Surface (表面的真空特性) 表面的真空特性) 2. Material (真空材料的采用）: 真空材料的采用） 真空材料的采用 SUS（不锈钢）, Al alloy（铝合金）, ceramic（陶瓷）, plastic（塑料）, • Baking（烘烤技术） （烘烤技术） • Virtual leak（虚假漏气） （虚假漏气） • Leak test （检漏技术） 检漏技术） • UHV （超高真空的获得） 超高真空的获得）