薄膜物理與技術(shù)真空技術(shù)基礎(chǔ)第一頁，共五十頁，2022年，8月28日真空與薄膜材料與技術(shù)有何關(guān)系？幾乎所有的現(xiàn)代薄膜材料制備都需要在真空或較低的氣壓條件下進行

都涉及真空下氣相的產(chǎn)生、輸運和反應(yīng)過程；了解真空的基本概念和知識，掌握真空的獲得和測量技術(shù)基礎(chǔ)知識

是了解薄膜材料制備技術(shù)的基礎(chǔ)！1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.1真空的基本知識中學(xué)物理內(nèi)容：1643年

托里切利

(Torricelli)著名的大氣壓實驗

為人類首次揭示了真空

這個物理狀態(tài)的存在！管內(nèi)水銀柱上方空間內(nèi)，因已排除空氣的存在而形成真空(托里切利真空)圖中A、B、C三點壓力相等，A、C點：大氣壓；B點：水銀柱產(chǎn)生的壓力

換句話說：可用水銀柱產(chǎn)生的壓力作為大氣壓力的量度!

把高度為760mm的水銀柱所產(chǎn)生的壓力定義為1個大氣壓(1atm)

1atm=760mmHg！結(jié)果：得到了“真空”的物理存在和大氣壓的定義與量度依據(jù)！1.1真空的基本知識第二頁，共五十頁，2022年，8月28日概念：利用外力將一定密閉空間內(nèi)的氣體分子移走，

使該空間內(nèi)的氣壓小于1個大氣壓，

則該空間內(nèi)的氣體的物理狀態(tài)就被稱為真空。注意：真空，實際上指的是一種低壓的、稀薄的氣體狀態(tài)，

而不是指“沒有任何物質(zhì)存在”！因此，真空可分為現(xiàn)代真空技術(shù)的極限：每cm3空間內(nèi)僅有數(shù)百個氣體分子

對應(yīng)氣壓10-12Pa絕對真空是不存在的！1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.1真空的基本知識1.1.1真空的定義及其度量單位第三頁，共五十頁，2022年，8月28日1.1.1真空的定義及其度量單位

真空的實質(zhì)：一種低壓氣體物理狀態(tài)

真空度采用氣體壓強表征真空度的單位=氣體壓強的單位注意：真空度和氣壓的意義相反真空度意味著氣壓

主要單位制

換算基礎(chǔ)：1N＝105dyne＝0.225lbf1atm＝760mmHg（torr）＝1.013×105

Pa＝1.013bar1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.1真空的基本知識法定計量單位標準大氣壓定義?第四頁，共五十頁，2022年，8月28日1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.1真空的基本知識1.1.1真空的定義及其度量單位目前標準大氣壓定義：0oC，水銀密度；重力加速度時，760mm水銀柱所產(chǎn)生的壓強為1標準大氣壓，用atm表示，則：在此基礎(chǔ)上，可以導(dǎo)出壓強的非法定單位與帕之間的關(guān)系.標準大氣壓定義第五頁，共五十頁，2022年，8月28日1.1.1真空的定義及其度量單位不同真空度單位制間的換算關(guān)系：說明：1、mmHg是人類使用最早、最廣泛的壓強單位；

1958年為紀念托里切利，用托（torr）代替了mmHg：1torr＝1mmHg2、早期的真空度計量常以torr或mbar為單位；

目前隨著標準化進程的推進，SI（MKS）制單位應(yīng)用日漸廣泛真空度用Pa作單位torr/mmHgPabaratmPSI1torr

(1mmHg)1.333×102

(1.013×105/760)1.333×10-3

(1.013/760)1.316×10-3

(1/760)1.9337×10-21Pa7.501×10-3

(760/1.013×105)10-59.869×10-6

(1/1.013×105)1.4504×10-41bar7.501×1021059.869×10-11.4504×1011atm760.01.013×1051.0131.4696×1011PSI51.71496.8948×1036.8948×10-26.8046×10-2法定計量單位1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.1真空的基本知識第六頁，共五十頁，2022年，8月28日記憶：33441.1.2真空度的劃分1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.1真空的基本知識氣態(tài)空間近似為大氣狀態(tài)，分子以熱運動為主，分子之間碰撞頻繁。低真空，可以獲得壓力差而不改變空間的性質(zhì)。（如吸塵器、抽濾）容器中分子數(shù)很少，分子平均自由程大于一般容器的線度，分子流動為分子流，分子與容器壁碰撞為主，在此真空下蒸發(fā)材料，粒子將按直線飛行。（拉制單晶、表面鍍膜、電子管生產(chǎn)）中真空，氣體分子密度與大氣狀態(tài)有很大差別。氣體分子的流動從黏滯流狀態(tài)向分子狀態(tài)過渡，氣體對流現(xiàn)象消失。氣體中帶電離子在電場作用下，

產(chǎn)生氣體導(dǎo)電現(xiàn)象。（離子鍍、濺射鍍膜等氣體放電和低溫等離子體相關(guān)鍍膜技術(shù)）氣體分子數(shù)更少，幾乎不存在分子間碰撞，此時氣體分子在固體表面上是以吸附停留為主。入射固體表面的分子數(shù)達到單分子層需要的時間也較長，可以獲得純凈表面。（薄膜沉積、表面分析…)氣體分子入射固體表面的頻率已經(jīng)很低，可以保持表面潔凈。適合分子尺寸加工及納米科學(xué)的研究。第七頁，共五十頁，2022年，8月28日1.1.3氣體與蒸氣1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.1真空的基本知識臨界溫度：對于每一種氣體都有一個特定的溫度，高于此溫度，氣體無論如何壓縮都不會液化，這個溫度稱為該氣體的臨界溫度。溫度高于臨界溫度的氣態(tài)物質(zhì)稱為氣體，低于臨界溫度的氣態(tài)物質(zhì)稱為蒸氣。實際應(yīng)用中，通常以室溫標準來區(qū)分氣體和蒸氣。表1-2各種物質(zhì)的臨界溫度。P3氣態(tài)的兩種形式常見物質(zhì)的臨界溫度：空氣-1400C；氧氣-1180C；

氮氣-267.80C酒精2430C；水374.20C；Fe37000C第八頁，共五十頁，2022年，8月28日1.2稀薄氣體的性質(zhì)1.2.1理想氣體定律（一定質(zhì)量的氣體）式中：n—分子密度(個/m3)；k—玻爾茲曼常數(shù)，1.38×10-23J/K；P—氣體壓強(Pa)；T—氣體溫度(K)；V—氣體體積(m3)；m—氣體質(zhì)量(kg)；M—氣體分子量(kg/mol)；R—普適氣體常數(shù)，R=NA·k=8.314J/mol·K；NA—Avogadro常數(shù)，6.02×1023

個/mol；

Avogadro定律：

一定溫度、壓力下，各種氣體單位體積內(nèi)含有的分子數(shù)相同。理想氣體狀態(tài)方程：（1）波義耳定律T恒定（2）蓋呂薩克定律P恒定（3）查理定律V恒定1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)氣體分子密度第九頁，共五十頁，2022年，8月28日1.2.2氣體分子的速度分布在平衡狀態(tài)時，分布在任一速度區(qū)間v～v+dv內(nèi)，分子的幾率，滿足麥克斯韋-波爾茲曼分布：麥克斯韋速度分布函數(shù)物理意義是：速率在v附近的單位速率區(qū)間的分子數(shù)占分子總數(shù)的百分比；或者說一個分子的速率在速率v附近單位速率區(qū)間的概率。因此，也叫做分子速率分布的概率密度。

1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)第十頁，共五十頁，2022年，8月28日1.2.2氣體分子的速度分布1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)平衡溫度越低，曲線越陡，分子按速率分布越集中；溫度越高，曲線越平緩，分子按速率分布越分散。第十一頁，共五十頁，2022年，8月28日1.最可幾速率（速率極大值?）2.平均速率3.均方根速率討論速度分布計算分子運動平均距離計算分子平均動能1.2.2氣體分子的速度分布1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)物理意義是：若把整個速率范圍分成許多相等的小區(qū)間，則Vm所在的區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占分子總數(shù)的百分比最大，又稱為最概然速率。利用概率求平均值，對于連續(xù)型隨機變量，若分布函數(shù)為P(X),則統(tǒng)計平均值定義為：第十二頁，共五十頁，2022年，8月28日例1．

計算400K溫度下氧氣的方均根速率、平均速率和最可幾速率。1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)1.2.2氣體分子的速度分布1.最可幾速率2.平均速率3.均方根速率第十三頁，共五十頁，2022年，8月28日空氣25℃時每個氣體分子在與其它氣體分子連續(xù)2次碰撞之間運動經(jīng)歷的路程。平均自由程（）：氣體分子自由程的統(tǒng)計平均值。

1.2.3氣體分子的自由程（）σ-分子直徑；n－分子密度P=10-4Pa時，P=10-3Pa時，薄膜技術(shù)中最常用的真空度為10-4Pa，自由程大約是66米。即使再差，10-3Pa，自由程大約是6.6米。1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)第十四頁，共五十頁，2022年，8月28日氣體吸附：

氣體吸附就是固體表面俘獲氣體分子的現(xiàn)象。分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附靠分子間的相互吸引引起的，任何氣體在固體表面均會發(fā)生，吸附后容易脫附?；瘜W(xué)吸附在較高溫度下發(fā)生，只有當氣體與固體表面原子接觸生成化合物時才能產(chǎn)生吸附作用，氣體不易脫附。氣體脫附

是氣體吸附的逆過程。影響因素：氣體的壓強、固體的溫度、固體表面吸附氣體的密度以及固體本身的性質(zhì)如光潔程度、清潔度等1.2.4碰撞次數(shù)與余弦散射定律(氣體分子與表面的相互作用)1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)包括：氣體分子跟器壁表面的碰撞，也包括反射或被吸附。第十五頁，共五十頁，2022年，8月28日1.2.4碰撞次數(shù)與余弦散射定律入射頻率ν（入射通量或碰撞次數(shù)）：單位時間，在單位面積的器壁上發(fā)生碰撞的氣體分子數(shù)赫茲－克努曾公式描述氣體熱運動重要公式1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)入射頻率P=1.3*10-4Pa，T=270C第十六頁，共五十頁，2022年，8月28日襯底完全被一層分子覆蓋所需時間：N為表面原子密度常溫常壓下，潔凈表面被雜質(zhì)完全覆蓋所需時3.510-9s,而在10-8Pa的高真空中，這一時間為10h。所以在薄膜制備技術(shù)中獲得和保持適當?shù)恼婵斩仁呛苤匾摹?.2.4碰撞次數(shù)與余弦散射定律1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)第十七頁，共五十頁，2022年，8月28日例1，求0℃，P=1.310-4Pa氧氣，1）氣體分子密度；2)分子平均速度；3）平均自由程；4）碰撞次數(shù)；5）固體表面形成形成單分子層的時間；6）每分鐘成膜厚度。（已知0℃氧氣分子直徑3.610-8cm，單分子層分子數(shù)8.71014個/cm2）解：（1）氣體分子密度（2）分子平均速度

（3）平均自由程1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)第十八頁，共五十頁，2022年，8月28日1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)4）碰撞次數(shù)5）固體表面形成形成單分子層的時間6）每分鐘成膜厚度若P=1.310-8Pa，t=2.3104s第十九頁，共五十頁，2022年，8月28日1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)課本P6第二十頁，共五十頁，2022年，8月28日反射情況碰撞于固體表面的分子，它們飛離表面的方向與原入射方向無關(guān)，并按與表面法線方向成θ角的余弦進行分布。一個分子在離開其表面時，處于立體角dω中的幾率為理論與實驗研究證明了如下的余弦定律。1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)1.2.4碰撞次數(shù)與余弦散射定律第二十一頁，共五十頁，2022年，8月28日余弦定律（又稱克努曾定律），重要意義在于：它揭示了固體表面對氣體分子作用的另一個方面，即分子原有的方向性徹底“消除”，均按余弦定律散射。分子在固體表面上要停留一定的時間，這是氣體分子能夠與固體進行能量交換和動量交換的先決條件，這一點有重要意義。1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)1.2.4碰撞次數(shù)與余弦散射定律第二十二頁，共五十頁，2022年，8月28日想要得到高純度的薄膜，就必須盡量在較高真空度的環(huán)境下，或是在不會與薄膜材料產(chǎn)生反應(yīng)的氬氣等的惰性氣體中進行。（1）避免被蒸發(fā)分子或原子與氣體分子發(fā)生碰撞；（2）避免被蒸發(fā)分子或原子與氣體分子發(fā)生反應(yīng)。特例：也有故意讓原料氣體和其它氣體發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生新的性質(zhì)優(yōu)良的材料的情形，這種稱為反應(yīng)性濺鍍或是反應(yīng)性蒸鍍。1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)1.2.5真空在薄膜制備中的作用第二十三頁，共五十頁，2022年，8月28日1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)1.2.5真空在薄膜制備中的作用

蒸發(fā)分子在行進中，一部分會被殘余氣體分子碰撞而散亂。設(shè)N0個蒸發(fā)分子行進距離d后未受到殘留氣體分子碰撞的數(shù)目為：被碰撞的分子N1與總分子數(shù)N0的比例關(guān)系：當平均自由程等于蒸發(fā)源到基片的距離時，有63%的分子會受到散射；平均自由程增大10倍，則碰撞的分子數(shù)減少到9%。當平均自由程比蒸發(fā)源到基片的距離大的多的情況下，才能有效地減少碰撞。e=2.718第二十四頁，共五十頁，2022年，8月28日真空度對薄膜質(zhì)量的影響考慮自由程：薄膜技術(shù)中最常用的真空度為10-4Pa，自由程大約是66米。即使再差，10-3Pa，自由程大約是6.6米。所以不需要考慮飛行中的薄膜材料(蒸發(fā)分子)和殘存氣體沖撞所產(chǎn)生的影響。

P=10-4Pa時，P=10-3Pa時，1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)1.2.5真空在薄膜制備中的作用第二十五頁，共五十頁，2022年，8月28日1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)1.2.5真空在薄膜制備中的作用殘余氣體分子到達基片的速率：蒸發(fā)分子到達基片的速率：第二十六頁，共五十頁，2022年，8月28日1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.3真空的獲得1.3.1氣體的流動狀態(tài)高真空時，氣體分子除與容器壁碰撞外，幾乎不發(fā)生氣體分子間的相互碰撞。這種氣體流動狀態(tài)稱為分子流動狀態(tài)。分子流動狀態(tài)的特點是氣體分子的平均自由程超過了氣體容器的尺寸或與其相當。氣壓較高時，氣體分子的平均自由程很短，氣體分子相互碰撞極為頻繁。這種氣體流動狀態(tài)稱為氣體的粘滯流動狀態(tài)。粘滯流動狀態(tài)物理機理復(fù)雜。低速流時，粘滯流動處于層流狀態(tài)。

氣體流速較高，各種氣體流動方向間不再能保持相互平行的狀態(tài)，而呈現(xiàn)出一種旋渦式的流動形式。流動氣體中出現(xiàn)一些低氣壓的漩渦，流動路徑上的任何微小阻礙都會對流動產(chǎn)生很大影響，這種流動狀態(tài)稱滯留狀態(tài)。第二十七頁，共五十頁，2022年，8月28日氣體流動可按克努森準數(shù)來劃分：Kn=D/D為容器尺寸；為平均自由程分子流狀態(tài)：Kn1

中間狀態(tài)：Kn=1~110

粘滯流狀態(tài)：Kn

110氣體流動狀態(tài)與真空系統(tǒng)尺寸和氣體壓力之間的關(guān)系1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.3真空的獲得1.3.1氣體的流動狀態(tài)第二十八頁，共五十頁，2022年，8月28日目前常用獲得真空的設(shè)備有：旋轉(zhuǎn)式機械真空泵油擴散泵復(fù)合分子泵分子篩吸附泵鈦升華泵濺射離子泵低溫泵屬于氣體傳輸泵，即通過氣體吸入并排出真空泵從而達到排氣的目的屬于氣體捕獲泵，即通過各種吸氣材料特有的吸氣作用將被抽氣體吸除，以達到所需真空。不需要油作為介質(zhì)，又稱為無油泵1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.3.2真空的獲得真空的獲得：就是所謂的“抽真空”！

利用各種真空泵把容器內(nèi)的空氣抽出，使其內(nèi)部壓強保持在<1atm的特定壓強范圍！各種真空泵（Pump）第二十九頁，共五十頁，2022年，8月28日極限真空（極限壓強Pu）和抽氣速率——是表示真空泵性能的兩個重要參數(shù)。極限壓強是該系統(tǒng)所能達到的最低壓強；抽氣速率是在規(guī)定壓強下單位時間抽出氣體的體積，它決定抽真空所需要的時間。理論上，一個系統(tǒng)所能達到的真空度：Pu-真空泵的極限真空（Pa），Q-泵內(nèi)各種氣源（Pa·L/s），S-泵的抽氣速率（L/s），V-真空室體積（L），Pi-被抽空間氣體的分壓強（Pa），t-時間（s）1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.3.2真空的獲得第三十頁，共五十頁，2022年，8月28日1.3.2真空的獲得真空泵的分類及常用工作壓強范圍說明：從大氣壓力開始抽氣，沒有一種真空泵可以涵蓋從1atm到10-8Pa的工作范圍

真空泵往往需要多種泵組合構(gòu)成復(fù)合抽氣系統(tǒng)

實現(xiàn)以更高的抽氣效率達到所需的高真空！氣體輸運泵旋片式機械泵（RotaryPump）單級：105~1Pa雙級：105~10-2Pa羅茨泵（BoosterPump/RootsPump）103~10-1Pa油擴散泵（DiffusionPump）1~10-6Pa渦輪分子泵（TurbomolecularPump）1~10-8Pa。。。氣體捕獲泵濺射離子泵（IonPump）10-3~10-11Pa鈦升華泵（TitaniumSublimationPump）10-3~10-11Pa低溫冷凝泵（CyroPump）10-4~10-11Pa吸附泵（SorptionPump）102~10-3Pa。。。1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.3真空的獲得第三十一頁，共五十頁，2022年，8月28日1.3真空的獲得－抽真空泵組合例如：

油封機械泵＋油擴散泵——10-6~10-8Pa

吸附泵＋濺射離子泵＋鈦升華泵——10-6~10-9Pa

機械泵＋復(fù)合分子泵——獲得超高真空前級泵次級泵

泵1

泵2真空室真空室

泵1泵2并聯(lián)可以提高抽速串聯(lián)可以提高極限真空度從圖表中可以看出，沒有一種泵能直接從大氣一直工作到超高真空。因此常常將幾種泵組合使用，實現(xiàn)預(yù)定真空。第三十二頁，共五十頁，2022年，8月28日1.2真空的獲得1.2.1旋片式機械泵（RotaryPump）（a）外觀（b）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（c）工作原理1、擴張（吸氣）2、容積最大3、壓縮4、排氣機械泵：利用機械運動部件轉(zhuǎn)動或滑動形成的輸運作用獲得真空的泵。分類：旋片式（最常見）、定片式、滑閥式運轉(zhuǎn)模式：吸氣壓縮排氣（不斷循環(huán)）基本特點：需加真空油（密封用）；可從大氣壓開始工作；

真空度要求低可單獨使用；真空度要求高作為前級泵使用工作區(qū)間：單級：105~1Pa；雙級：105~10-2Pa優(yōu)、缺點：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠；有油污染的問題（油飽和蒸氣壓要低）。雙級機械泵示意圖1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.3真空的獲得浸入泵油第三十三頁，共五十頁，2022年，8月28日1.2真空的獲得1.2.2油擴散泵（DiffusionPump）（a）外觀（b）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（c）工作原理真空油歷經(jīng)循環(huán)：

蒸發(fā)噴射碰撞冷凝回流工作原理：1）將真空油加熱到高溫蒸發(fā)狀態(tài)（約200℃）；2）讓油蒸汽分多級向下定向高速噴出；

3）大量油滴通過撞擊將動能傳遞給氣體分子；

4）氣體分子向排氣口方向運動，并在動壓作用下排出泵體；

5）油氣霧滴飛向低溫介質(zhì)冷卻的泵體外壁，被冷卻凝結(jié)成液態(tài)后返回泵底部的蒸發(fā)器。1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.3真空的獲得工作區(qū)間：1~10-6Pa（因此需要前級機械泵提供1Pa的出口壓力）優(yōu)點：1）造價較低的高真空泵方案；2）沒有機械運動部件。缺點：油蒸汽回流有可能污染真空系統(tǒng)（不宜在分析儀器和超高真空場合使用）。必須與機械泵聯(lián)用射流速度200m/s第三十四頁，共五十頁，2022年，8月28日泵油要求：化學(xué)穩(wěn)定性好（無毒、無腐蝕）

熱穩(wěn)定性好（高溫不分解）抗氧化較低的飽和蒸氣壓（小于等于10-4Pa）工作時應(yīng)有盡可能高的蒸氣壓1.2.2油擴散泵（DiffusionPump）1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.3真空的獲得第三十五頁，共五十頁，2022年，8月28日1.2真空的獲得1.2.3渦輪分子泵（TurbomolecularPump）（a）外觀（b）內(nèi)部結(jié)構(gòu)（c）工作原理工作原理：1）泵內(nèi)交錯布置轉(zhuǎn)向不同的多級轉(zhuǎn)子和定子；

2）轉(zhuǎn)子葉片以20k~60kr/min的高速旋轉(zhuǎn)；

3）葉片通過碰撞將動能不斷傳遞給氣體分子；

4）氣體分子被賦予動能后被逐級壓縮排出。工作區(qū)間：1~10-8Pa

也需前級泵提供1Pa的出口壓力，但可提供更高真空度優(yōu)點：無油、抽速較高。缺點：1）抽取低原子序數(shù)氣體能力較差；

2）造價高；3）不易維護。1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.3真空的獲得動量傳輸作用定子、轉(zhuǎn)子交互布置第三十六頁，共五十頁，2022年，8月28日1.2真空的獲得1.2.4低溫吸附泵（Cyropump）（a）外觀（b）內(nèi)部結(jié)構(gòu)多級深冷頭示意圖工作原理：利用20K以下的超低溫表面來凝聚氣體分子以實現(xiàn)抽氣。

1）初級冷頭（外側(cè)溫度=50~80K）：吸附水氣、CO2

等；

2）多級深冷頭（T<20K）：外側(cè)光滑金屬表面吸附N2、O2、Ar；

內(nèi)側(cè)活性炭表面吸附H2、He、Ne工作區(qū)間：10-4~10-11Pa優(yōu)點：可實現(xiàn)目前最高的極限真空度：10-11Pa。缺點：1）屬于捕獲泵的一種，使用要求高，需要外加冷源（液氮、液氦或制冷機）；

2）需要“再生”處理。1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.3真空的獲得第三十七頁，共五十頁，2022年，8月28日1.2.5羅茨泵1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.3真空的獲得工作原理：

泵體內(nèi)兩個呈8字型的轉(zhuǎn)子以相反的方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子的咬合精度很高，且轉(zhuǎn)子間，轉(zhuǎn)子與泵體間無需油作密封，轉(zhuǎn)速高，抽速快。工作參數(shù)：理論抽速：Sp=Vf:實際抽速：1-103L/s極限真空：10-2Pa特點與使用

與旋片機械泵串聯(lián)使用，不能直接向空氣排氣?，F(xiàn)正設(shè)計新型的可直接向空氣排氣的羅茨泵。高真空系統(tǒng)；價格較貴。羅茨泵結(jié)構(gòu)示意圖第三十八頁，共五十頁，2022年，8月28日1.2.5羅茨泵1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.3真空的獲得吸氣排氣第三十九頁，共五十頁，2022年，8月28日工作原理：依靠高壓陰極發(fā)射出的高速電子與殘余氣體分子相互碰撞后引起氣體電離放電，而電離后的氣體分子在高速撞擊陰極時又會濺射出大量的Ti原子。由于Ti原子的活性很高，因而它將以吸附或化學(xué)反應(yīng)的形式捕獲大量的氣體分子并在泵體內(nèi)沉積下來，實現(xiàn)超高真空的獲得。工作參數(shù)：實際抽速：決定于泵體口徑和陰極高壓極限真空：10-8Pa特點與使用

與旋片機械泵和分子泵配合使用，需要抽預(yù)真空(10-6Pa)；無油污染；超高真空潔凈系統(tǒng)；價格昂貴。濺射離子泵結(jié)構(gòu)示意圖1.2.6濺射離子泵1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.3真空的獲得第四十頁，共五十頁，2022年，8月28日1.4真空的測量1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.4真空的測量與真空環(huán)境獲得方法密切相關(guān)的是真空的測量技術(shù)，根據(jù)真空度（氣體壓力）的范圍的不同，其測量方法和原理也各不同；在真空技術(shù)中待測氣體壓強都很低，要直接測量其壓強是極不容易的。因此，都是利用測定在低氣壓下與壓強有關(guān)的某些物理量，經(jīng)變換后再確定其容器中的壓強，從而得到容器的真空度；任何具體物理特征，都是在某一壓強范圍內(nèi)變化比較顯著。因此，任何方法都有其一定的測量范圍，即真空計的“量程”；目前，還沒有一種真空計能夠測量從大氣壓到10-10Pa的整個范圍真空度。第四十一頁，共五十頁，2022年，8月28日

真空測量元件常被稱為真空規(guī).1.4真空的測量1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.4真空的測量第四十二頁，共五十頁，2022年，8月28日真空測量技術(shù)分為低真空和高真空測量，常用的有三種方法：1.

熱偶真空規(guī)和皮拉尼真空規(guī)2.

薄膜真空規(guī)3.

電離真空規(guī)1.4真空的測量1真空技術(shù)基礎(chǔ)1.4真空的測量第四十三頁，共五十頁，2022年，8月28日（1）真空測量技術(shù)-熱偶規(guī)或皮拉尼規(guī)P14皮拉尼工作原理：通過測量熱絲的電阻隨溫度的變化實現(xiàn)對真空度的測量。熱偶規(guī)工作原理：氣體的熱導(dǎo)率隨氣體壓力變化，通過熱電偶測出熱絲的溫度，也就相應(yīng)的測出了環(huán)境的氣體壓強。

測量范圍：皮拉尼102-10-2Pa；熱偶規(guī)10-4-10-2Pa特點與使用：都屬低真空測量，儀器結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。

對不同氣體的測量結(jié)果不同，因不同氣體分子的導(dǎo)熱系數(shù)不同。