真空技术概述

伍赛特

在工程上，系统的绝对压力小于当地大气压力时，系统就处于真空状态（理论物理学中，真空指不存在任何实粒子，同时场的能量处于最低状态的空间）。一般可将其分为：粗真空系统，其压力大于1330 Pa；低真空系统，压力介于0.13～1330 Pa之间；高真空系统，压力介于1.3×10^-6～0.13 Pa之间；超高真空系统，压力介于1.3×10^-11～1.3×10^-6 Pa之间；极高真空系统，压力低于1.3×10^-11 Pa

真空技术广泛应用于各种工艺过程，如真空冶炼炉、RH真空处理、真空喷涂、真空蒸馏、真空浓缩、真空焊接、真空浇铸、真空镀膜、真空表面处理、真空阴极射线管、真空干燥、真空火菌、食品包装、太阳能的开发和利用、粒子加速器、受控核聚变以及航天等等。

用来获得并测量有特定要求的真空度的抽气系统称为真空系统。应用于各种不同工艺过程的真空系统，种类繁多，主要分为两类。一是动态真空系统，这种系统依靠真空获得设备的连续运行，不断地排出进入系统的气体来获得稳定的真空，系统内有气体流动，各处压力有所不同。二是静态真空系统，它没有任何与外界贯通点，真空建立后不要真空泵就可以长时间维持不变，系统内压力处处相等

真空系统通常由真空设备本体（如真空炉、真空容器等）、真空泵、冷阱、真空导管、阀门、真空计、波纹管和过滤器等组成。

真空泵是真空系统的心脏，工业上一般使用机械式真空泵、增压泵和扩散泵。机械泵包括旋片泵、定片泵、滑阀泵、水环泵、螺杆泵等，可单独作为低真空系统的主泵，也可作为高真空系统的前置泵。扩散泵工作压力在6.7×10^-4～1.3×10^-1 Pa（无冷阱）和1.3×10^-7～1.3×10^-5 Pa（有冷阱）之间，可以作为高真空系统的主泵，运行时必须配有前置泵。机械泵在1 Pa以下作性能较差，为了更好地与扩散泵配合，在机械泵和扩散泵之间可设置增压泵，增压泵可以选用罗茨泵和油增压泵等。对于超高和极高真空系统，有分子泵、吸气泵、钛泵和低温泵等可供选择。

真空系统所用的材料可分为结构和辅助材料。前者是构成真空系统的主要材料，它将真空与大气隔开，承受大气压力，一般是金属和/或玻璃。后者指弹性密封材料、绝缘材料、金属密封材料吸附剂（用于吸水、挡油和吸气的物理的、物理化学的和化学的吸附剂）和真空油脂材料（真空泵油、真空脂、真空泥、真空蜡、真空漆、真空密封胶）等等。

随着科学技术的发展，特别是计算机微电子、生物工程、材料科学、表面科学、航天和航海工程等领域的快速发展，对真空科学的要求越来越高。例如，在纳米级电子材料和元器件的开发中，不仅要求真空系统达到超高真空和真空气氛清洁无油，而且要耐腐蚀、耐粉尘。为此，制造各种干式泵、耐腐蚀泵，进一步发展磁悬浮式分子泵和以陶瓷转子取代金属转子来避免由于强磁场及等离子体而产生涡流发热的新型涡轮分子泵等真空获得设备，是必不可少的。

在真空测量方面，我国与国外也存在较大的差距，主要表现在真空规管的结构、电子线路的设计、集成电路和自动换挡及数字显示等新技术的采用上，以及极高真空测量和特殊条件下的真空测量。促进我国真空测量仪器技术向多用化、自动化及体积小、外形美等方面发展，依然是一项艰巨任务。

参考文献

[1] 王承阳. 热能与动力工程基础[M]. 北京：冶金工业出版社, 2010.01:52-53.