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真空常用名詞術語
1、真空的定義
真空系統指低于該地區大氣壓的稀簿氣體狀態
2、真空度
處于真空狀態下的氣體稀簿程度，通常用“真空度高”和“真空度低”來表示。真空度高表示真空度“好”的意思，真空度低表示真空度“差”的意思。
3、真空度單位
通常用托（Torr）為單位，近年國際上取用帕（Pa）作為單位。
1托＝1/760大氣壓＝1毫米汞柱
4、托與帕的轉換
1托＝133.322帕 或 1帕＝7.5×10-3托
5、平均自由程
作無規則熱運動的氣體粒子，相繼兩次碰撞所飛越的平均距離，用符號“λ”表示。
6、流量
單位時間流過任意截面的氣體量，符號用“Q”表示，單位為帕·升/秒（Pa·L/s）或托·升/秒（Torr·L/s）。
7、流導
表示真空管道通過氣體的能力。單位為升/秒（L/s），在穩定狀態下，管道流導等于管道流量除以管道兩端壓強差。符號記作“U”。 U＝Q/(P2- P1)
8、壓力或壓強
氣體分子作用于容器壁的單位面積上的力，用“P”表示。
9、標準大氣壓
壓強為每平方厘米101325達因的氣壓，符號：（Atm）。
10、極限真空
真空容器經充分抽氣后，穩定在某一真空度，此真空度稱為極限真空。通常真空容器須經12小時煉氣，再經12小時抽真空，一個小時每隔10分鐘測量一次，取其10次的平均值為極限真空值。
11、抽氣速率
在一定的壓強和溫度下，單位時間內由泵進氣口處抽走的氣體稱為抽氣速率，簡稱抽速。即Sp＝Q/（P－P0）
12、熱偶真空計
利用熱電偶的電勢與加熱元件的溫度有關，元件的溫度又與氣體的熱傳導有關的原理來測量真空度的真空計。
13、電離真空計（又收熱陰極電離計）
由筒狀收集極，柵網和位于柵網中心的燈絲構成，筒狀收集極在柵網外面。熱陰極發射電子電離氣體分子，離子被收集極收集，根據收集的離子流大小來測量氣體壓強的真空計。
14、復合真空計
由熱偶真空計與熱陰極電離真空計組成，測量范圍從大氣~10-5Pa。
15、冷陰極電離計
陽極筒的兩端有一對陰極板，在外加磁場作用，陽極筒內形成潘寧放電產生離子，根據陰極板收集的離子流的大小來測定氣體壓強的真空計。
16、電阻真空計
利用加熱元件的電阻與溫度有關，元件的溫度又與氣體傳導有關的原理，通過電橋電路來測量真空度的真空計。
17、麥克勞真空計（壓縮式真空計）
將待測的氣體用汞（或油）壓縮到一極小體積，然后比較開管和閉管的液柱差，利用玻義爾定律直接算出氣體壓強的一種絕對真空計。
18、B－A規
這是一種陰極與收集極倒置的熱陰極電離規。收集極是一根細絲，放在柵網中心，燈絲放在柵網外面，因而減少軟X射線影響，延伸測量下限，可測超高真空。
19、水環真空泵
泵的葉輪轉子旋轉而產生水環。由于轉子偏心旋轉而使水環與葉片間容積發生周期性改變而進行抽氣的機械真空泵。
20、往復真空泵
利用活塞的往復運動而進行抽氣的機械真空泵。
21、油封機械真空泵
用油來保持密封的機械真空泵，可分為定片式、旋片式、滑閥式、余擺線式等。
22、羅茨真空泵
具有一對同步高速旋轉的鞋底形轉子的機械真空泵，此泵不可以單獨抽氣，前級需配油封、水環等可直排大氣的真空泵。
23、渦輪分子真空泵
有一高速旋轉的葉輪，當氣體分子與高速旋轉的渦輪葉片相碰撞時就被驅向出氣口再由前級泵抽除。
24、油擴散真空泵
擴散泵噴口中噴出高速蒸汽流。在分子流條件下，氣體分子不斷地向蒸流中擴散，并被蒸汽帶向泵出口處逐級被壓縮后再由前級泵排除。
25、低溫真空泵
利用20K以下的低溫表面凝聚吸附氣體的真空泵。
26、冷阱（水冷擋板）
置于真空容器和泵之間，用于吸附氣體或捕集油蒸汽的裝置。
27、氣鎮閥
油封機械真空泵的壓縮室上開一小孔，并裝上調節閥，當打開閥并調節入氣量，轉子轉到某一位置，空氣就通過此孔摻入壓縮室以降低壓縮比，從而使大部分蒸汽不致凝結而和摻入的氣體一起被排除泵外起此作用的閥門稱為氣鎮閥。
28、真空冷凍干燥
真空冷凍干燥，也稱升華干燥。其原理是將材料冷凍，使其含有的水份變成冰塊，然后在真空下使冰升華而達到干燥目的。
29、真空蒸鍍
在真空環境中，將材料加熱并鍍到基片上稱為真空蒸鍍，或叫真空鍍膜。
30、真空干燥
利用真空環境下沸點低的特點來干燥物品的方法。
31、真空系統常用名稱
(1)主泵：在真空系統中，用于獲得所需要真空度來滿足特定工藝要求的真空泵，如真空鍍膜機中的油擴散泵就是主泵。
(2)前級泵：用于維持某一真空泵前級壓強低于其臨界前級壓強的真空泵。如羅茨泵前配置的旋片或滑閥泵就是前級泵。
(3)粗抽泵：從大氣壓下開始抽氣，并將系統壓力抽到另一真空泵開始工作的真空泵。如真空鍍膜機中的滑閥泵，就是粗油泵。
(4)維持泵：在真空系統中，氣量很小時，不能有效地利用前級泵。為此配置一種容量較小的輔助泵來維持主泵工作，此泵叫維持泵。如擴散泵出口處配一臺小型旋片泵，就是維持泵。
真空知識
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vacuum
按其詞源本義是虛空，即一無所有的空間；按現代物理的觀點，真空不空，其中包含著極為豐富的物理內容。當容器中的壓力低于大氣壓力時,把低于大氣壓力的部分叫做真空,而容器內的壓力叫絕對壓力。另一種說法是,凡壓力比大氣壓力低的容器都稱做真空。真空有程度上的區別:當容器內沒有壓力即絕對壓力等于零時,叫做 完全真空;其余叫做不完全真空。
物理真空
本指沒有任何實物粒子存在的空間，但什么都沒有的空間是不存在的。而假設你把一個空間的氣體都趕跑，會發現還是不時有基本粒子在真空中出現又消失，無中生有。物理上的真空實際上是一片不停波動的能量之海。當能量達到波峰，能量轉化為一對對正反基本粒子，當能量達到波谷，一對對正反基本粒子又相互湮滅，轉化為能量。
工業真空
工業上的真空指的是氣壓比一標準大氣壓小的氣體空間，是指稀薄的氣體狀態，又可分為高真空、中真空和低真空，地球以及星球中間的廣大太空就是真空。一般是用特制的抽氣機得到真空的。它的氣體稀薄程度用真空計測定，現在已能用分子抽氣機和擴散抽氣機得到1/1011大氣壓的高真空。真空在科學技術，電真空儀器，電子管和其他電子儀器方面，都有很大用途。
正負電子對撞機
所以正負電子對撞機的作用絕不僅僅是一對正負電子相撞產生光子和能量那么簡單，一對光子也可以相撞產生一對正負質子之類，而相撞使相撞所處的那部分真空可以激發到高能態，可以產生更多各式各樣的基本粒子，為研究宇宙的起源和組成服務。
人類對真空認識的歷史發展
人類關于真空的認識經歷了幾次根本的變革和反復。古希臘德謨克利特的原子論認為所有的物質都是由原子組成，原子之外就是虛空。17世紀R.笛卡兒提出以太漩渦說，認為空間充滿了以太，并用以說明行星的運動。不久I.牛頓建立以運動三定律和萬有引力定律為基石的牛頓力學，成功地解決了行星繞日運動問題，引力被認為是超距作用的，無需以太作為傳遞媒介，從而否定了以太論。19世紀發現光的波動性，認為波的傳播必須依靠介質，特別是后來發現了電磁場的波動性，以太論再度興起，認為宇宙中不論何時何地，任何物體內無不充滿了以太，光和電磁波被解釋為以太的機械振動。后來雖然在觀念上有所變化，把光和電磁波看成電磁場的振動，但以太仍然保留著某種絕對的性質，它可以看成是描述萬物運動的絕對靜止的參考系。19世紀末20世紀初各種試圖探測地球相對于以太運動速度的實驗均告失敗，A.愛因斯坦建立狹義相對論，再次否定了這種作為絕對靜止以太的存在。稍后，愛因斯坦在用場論觀點研究引力現象時，已經認識到空無一物的真空觀念是有問題的，他曾提出真空是引力場的某種特殊狀態的想法。
首先給予真空嶄新物理內容的是P.A.M.狄拉克。狄拉克于1930年為了擺脫狄拉克方程負能解的困境，提出真空是充滿了負能態的電子海。當負能態的電子吸收了足夠的能量躍遷到正能態成為普通電子時，電子海中才能留下可觀測的空穴，即正電子。從體系的能量角度考查，這種情況比只有電子海的真空狀態要高，因此真空就是能量低的狀態。從現代量子場論的觀點看，每一種粒子對應于一種量子場，粒子就是對應的場量子化的場量子。當空間存在某種粒子時，表明那種量子場處于激發態；反之不存在粒子時，就意味著場處于基態。因此，真空是沒有任何場量子被激發的狀態，或者說真空是量子場系統的基態。
關于真空的近代認識不再是哲學上的思辨，而是可通過實驗來檢驗的。有不少現象都需要用真空的近代觀念予以說明。例如氫原子能級的蘭姆移位和電子的反常磁矩，實驗上已經以非常高的精度證實了真空極化的效應；高能正負電子對撞湮沒為高能光子，反之高能光子可使真空激發出大量的粒子，也是很好的明證。對于真空的認識尚屬初級探索階段，物理學家還在探索真空自發破缺和真空相變等問題，必將推動物理學的進一步發展。
真空的性質
真空具有如下性質：
1、空非無，并非什么都沒有，它是所有粒子共同的基態，可以這么說，粒子就被激發的真空，真空就是未被激發的粒子，粒子的存在就體現于可以被作用，或者更確切的說，粒子就是一種作用，如果粒子不能被作用，那么就可以說它是真空，任何脫離真空的所謂絕對的孤立的粒子是不存在的，真空時刻都處于一種動態的平衡中，粒子的每一個變化都離不開與真空的互動，粒子和真空的互動是無時無刻都在進行中的，任何絕對靜止的物質是不存在的，粒子的本質在于自身的空性。
2、真空存在極性,因此說真空是不對稱的。但這種不對稱是相對局部的，在相對整體上又是對稱的，如此的循環嵌套構成了真空的這個性質。
3、真空的每個局部具備了真空的全體性質。大和小是相對而言的。時間也是相對于空間而言的，時間不能脫離了具體的空間而單獨的存在。
真空和微重力環境利用技術
航天器軌道飛行提供的真空和微重力環境，是一個寶庫，為人們提供了地面上難以獲得的科學實驗和生產工藝條件，進行地面上難以進行的科學實驗，生產地面上難以生產的材料、工業產品和藥物。
真空和微重力環境是一種寶貴的資源。高真空或超高真空提供一種超潔凈條件。微重力則提供一種重力影響很微弱的極端物理條件。如由重力引起的自然對流基本消除，擴散過程成為主要因素；流體中的浮力基本消失，不同液體密度引起的組分分離和沉浮現象消失，液體僅由表面張力約束；潤濕和毛細現象加劇；流體靜壓消失。總之，由重力引起的不利因素幾乎消除。利用這些非常理想的環境，可以開展微重力技術物理、微重力生物學和微重力生命科學的研究，進行加工工藝試驗和生產制造，以及其它微重力應用的試驗研究。
在高真空和微重力環境中進行生命和生物科學實驗，不會有有機物污染，發生混入或測定錯誤，細菌等實驗用的微生物不會到處擴散，十分安全。 在零重力或微重力條件下，可進行無容器冶煉，這不會有任何雜質混入，可以獲得高品質的合金；可將不同比重的金屬或非金屬均勻地混合，獲得新型合金材料；可以克服地面加工存在的組分過冷起伏和密度大等缺陷，生長出高質量、大直徑的單晶體砷化鎵等半導體材料；可以生產百分之百圓度的滾珠軸承等圓球工業產品，而在地面上，由于重力的影響，滾珠軸承等總不是真正的球形。
太空制藥是真空和微重力環境利用的重要方面。在地面上制藥，由于地球重力作用，培養物會發生沉淀，處在沉淀中的微生物會因缺氧而死亡；如輸氧攪拌，所形成的低壓小氣泡又會破壞細胞；如加防泡劑，則會降低氧的溶解度，有礙微生物的繁殖，形成惡性循環。而在微重力環境中，培養物液體中含有大量的氣泡，也不會沉淀，微生物可隨時獲得氧氣，生長速度比地面快一倍以上。可高效率、高純度地制造許多藥物，如治療燒傷的表皮生長素、治療貧血的紅血球生長素、防治病毒感染的免疫血清、治療肺氣腫的胰蛋白酶抑制素、治療血栓的尿激酶、治療血友病的抗溶血因子8、治療糖尿病的β細胞、治療癌癥的干擾素等40多種。主要的制藥方法是電泳法，將組分不同的混合物在直流電場作用下精確地分離成不同成份。其設備第一代為靜態電泳儀，第二代為連續流動電泳儀.
1、真空區域劃分
真空區域 |
壓強范圍 |
托(Torr) |
帕(Pa) |
低真空 |
760~10 |
101325~1333 |
中真空 |
10~10-3 |
1333~1.33×10-1 |
高真空 |
10-3~10-8 |
1.33×10-1~10-6 |
超高真空 |
10-8~10-12 |
10-6~10-10 |
極高真空 |
＜10-12 |
＜10-10 |
2、長度：公制-英制對照表
單位 |
米(m) |
英尺(ft) |
英寸(in) |
1米(1m) |
1 |
3.28 |
39.37 |
1英尺(1ft) |
0.305 |
1 |
8.33 |
1英寸 |
0.0254 |
12 |
1 |
3、重量：公斤-磅-央士對照表
單位 |
米(m) |
英尺(ft) |
英寸(in) |
| 1公斤 |
1 |
2.2 |
35.27 |
| 1磅 |
0.45 |
1 |
16 |
| 1央士 |
0.03 |
0.06 |
1 |
4、各種真空計及規管對照表
真空計名稱 |
電阻真空計 |
熱偶真空計 |
1.熱陰極電離真空計2.壓強自動控制儀 |
冷陰極碰控真空計 |
中真空計 |
超高真空計 |
| 規管名稱 |
電阻規管 |
熱偶規管 |
電離規管 |
冷陰極規管 |
中真空規管 |
B-A規管 |
| 規管型號 |
ZJ-52T |
ZJ-51(DL-3)ZJ-53 |
ZJ-27(DL-9)ZJ-2(DL-2)ZJ-10(DL-5) |
M014 |
DL-5DL-8 |
ZJ-32ZJ-32BCZJ-12 |
5、絕對溫度、攝氏、華氏溫度對照表
溫度形式 |
K(絕對溫度) |
℃(攝氏) |
°F(華氏) |
K(絕對溫度) |
1 |
℃+273.15 |
5/9(°F+459.67) |
℃(攝氏) |
K-273.15 |
1 |
5/9(°F-32) |
°F(華氏) |
9/5(K-459.67) |
9/5(℃+32) |
1 |
6、抽氣速率單位換算表
單位 |
立方米/秒(m3/s) |
升/秒(L/s) |
立方米/小時 |
立方英尺/分 |
1立方米/秒(1m3/s) |
1 |
1000 |
3600 |
2118.88 |
1升/秒(1L/s) |
10-3 |
1 |
3.6 |
2.119 |
1立方米/小時(1m3/h) |
2.78×10-4 |
0.278 |
1 |
0.59 |
1立方英尺/分(1cft/min) |
4.72×10-4 |
0.47 |
1.69 |
1 |
7、各種水的電阻率(歐姆)
水 |
海水 |
劣質自來水 |
優質自來水 |
蒸餾水 |
超凈水 |
電阻率 |
10~10 |
103 |
104~105 |
106 |
107~108 |
8、20℃空氣在不同壓強下的分子平均自由程
P(托) |
1 |
10-3 |
10-4 |
10-5 |
10-6 |
10-9 |
λ(厘米) |
4.72×10-3 |
4.72 |
47.2 |
472 |
4720 |
4.72×106 |
9、常用壓強單位換算表
|
帕Pa |
托Torr |
微米汞柱μmHg |
微巴μbar |
毫巴mbar |
大氣壓atm |
工程大氣壓am |
英寸汞柱inHg |
1 Pa |
1 |
7.5×10-3 |
7.5 |
10 |
10-2 |
9.86923×10-6 |
1.0197×105 |
2.953×10-4 |
1 Torr |
133.32 |
1 |
103 |
1333.2 |
1.3332 |
1.31579×10-3 |
1.3595×10-3 |
3.937×10-2 |
1 μmHg |
0.13332 |
10-3 |
1 |
1.3332 |
1.3332×10-3 |
1.31579×10-6 |
1.3595×10-6 |
3.937×10-5 |
1 μbar |
10-1 |
7.5×10-4 |
7.5×10-1 |
1 |
10-3 |
9.86923×10-7 |
1.0197×10-6 |
2.953×10-5 |
1 mbar |
102 |
7.5×10-1 |
7.5×102 |
103 |
1 |
9.86923×10-4 |
1.0197×10-3 |
2.953×10-2 |
1 atm |
101325 |
760 |
760×103 |
1013.25
×103 |
1013.25 |
1 |
1.0333 |
29.921 |
1 am |
98066.3 |
735.56 |
735.56×103 |
980663 |
980663
×10-3 |
0.967839 |
1 |
28.959 |
1 inHg |
3386 |
25.4 |
25.4×103 |
3.386×104 |
33.86 |
3.342×10-2 |
3.453×10-2 |
1 |
1 lb/in2 |
6895 |
51.715 |
51.715×103 |
6.895×104 |
68.95 |
6.805×10-2 |
7.031×10-2 |
2.086 |
10、不同壓強下空氣分子密度
P(托) |
1 |
10-3 |
10-4 |
10-5 |
10-6 |
10-9 |
| n0(個/厘米3) |
4×1016 |
4×1013 |
4×1012 |
4×1011 |
4×1010 |
4×107 |
11、真空油脂的主要性能
名稱 |
成分 |
20℃時飽和蒸氣壓(托) |
高使用溫度(℃) |
2# |
高分子碳 |
3.1×10-8 |
30 |
3# |
氧化合物 |
10-9 |
35 |
4# |
皂基脂 |
10-7~10-8 |
130 |
7501 |
硅油加硅粉 |
10-6以下 |
-40~+200 |
12、力單位的換算
達因(Dyn) |
牛頓(N) |
斯坦 |
公斤力(kgf) |
1 |
10-5 |
10-8 |
1.02×10-6 |
13、功率單位換算
單位 |
馬力 |
千瓦 |
瓦 |
馬力(PS) |
1 |
0.735 |
735 |
千瓦(kW） |
1.36 |
1 |
1000 |
瓦(W) |
1.36 |
0.001 |
1 |
14、真空封膏特性
真空脂名稱 |
真空封脂 |
真空封泥 |
50＃ |
80＃ |
30＃ |
溫度 |
50℃ |
80℃ |
30℃ |
|
10-7~10-8托 |
10-7~10-8托 |
5×10-4托 |
15、各種橡膠特性表
橡膠種類 |
天然橡膠 |
丁基橡膠 |
丁腈橡膠 |
氟橡膠 |
特性1 |
耐水性，耐酸性，耐堿性良好 |
滲透率小 |
耐油良好 |
23型耐強酸 |
特性2 |
出氣量較大 |
升華嚴重 |
彈性較好 |
26型滲透率低出氣率小 |
真空范圍 |
1×10－5托 |
10－7托 |
10－8托 |
10-8托 |
溫度 |
－30~80℃ |
－30~150℃ |
－30~120℃ |
-20~200℃ |
16、面積單位換算
平方米(m2) |
平方厘米(cm2) |
平方毫米(mm2) |
平方市尺(sc2) |
平方英尺(ft2) |
平方英寸(in2) |
1 |
10000 |
1000000 |
9 |
10.7639 |
1550 |
17、容積單位換算
立方米 |
升 |
立方市尺 |
英加侖 |
美加侖(液體) |
立方英尺 |
立方英寸 |
日升 |
1 |
1000 |
27 |
219.98 |
264.18 |
35.3147 |
0.06103 |
554.37 |
18、1號真空機械泵油的主要性能指標
項目 |
運動粘離(厘泊) |
閃點(℃) |
飽和蒸汽壓20℃時(托) |
比重(克/厘米3) |
分子量(克) |
KK-1 |
50℃時(47~57)100℃時(8~11) |
不低于15 |
不高于4×10-5 |
0.86 |
333 |
19、國產擴散泵油性能指標
牌號 |
1# |
2# |
3# |
274硅油 |
275硅油 |
飽和蒸氣壓(托)20℃不大于 |
4×10-8 |
2×10-8 |
2×10-8 |
2×10-8 |
1.7×10-8 |
運動粘度(厘泊) |
45~60 |
55~65 |
68~80 |
38±3 |
165±20 |
凝固點(℃)不高于 |
-15 |
-15 |
-15 |
-10 |
-14~-18 |
閃點(℃)不低于 |
230 |
230 |
230 |
＞210 |
＞243 |
比重(克/厘米2) |
|
|
|
1.05~1.08 |
1.09±0.02 |
20、真空泵的種類及其工作范圍
真空泵 |
工作范圍(托) |
|
真空泵 |
工作范圍(托) |
旋片真空泵 |
760~5×10-4 |
往復真空泵 |
760~10-2 |
滑閥真空泵 |
760~5×10-3 |
吸附泵 |
760~10-4 |
油增壓泵 |
10-1~10-4 |
濺射離子泵 |
10-4~10-10 |
羅茨真空泵 |
10-1~10-4 |
鈦升華泵 |
10-3~10-10 |
油擴散泵 |
10-3~5×10-7 |
分子泵 |
10-3~10-10 |
水環真空泵 |
760~25 |
低溫泵 |
10-3~10-10 |
|
