第1章薄膜制备的真空技术基础.pptVIP

分子流状态：在高真空环境下，气体的分子除了与容器壁碰撞以外，几乎不发生气体分子间的相互碰撞。这种气体流动状态被称为分子流状态。特点：气体分子的平均自由程超过了气体容器的尺寸或与其相当。黏滞流状态：当气压较高时，气体分子的平均自由程很短，气体分子间的相互碰撞极为频繁。这种气体流动状态称为气体的黏滞流状态。第28页，共81页，星期日，2025年，2月5日（1-9）气体流动状态间的界线可以借助于克努森准数Kn来划分，它的定义为：其中，D为气体容器的尺寸，λ为气体分子的平均自由程。(1-10)分子流状态Kn1中间状态Kn=1-110黏滞流状态Kn110气体流动状态可以被粗略地划分为三个不同的状态：第29页，共81页，星期日，2025年，2月5日层流状态：在低流速的情况下，黏滞流处于层流状态，即在与气体流动方向垂直的方向上，可以设想存在不同气体流动层的明确的层状流线，且各层气体的流动方向总能保持相互平行。紊流状态：气体流速较高的情况下，各层气体的流动方向之间将不再能够保持相互平行的状态，而呈现出一种旋涡状的流动形式。这种流动状态被称之为紊流状态。黏滞流状态分类第30页，共81页，星期日，2025年，2月5日雷诺准数Re是帮助判断气体流动状态的另一个无量纲参数，其定义为d为容器的特征尺寸；分别是气体的流速、密度和动力学黏度系数。紊流状态紊流或层流层流状态第31页，共81页，星期日，2025年，2月5日注意:同一真空系统中的不同部分,完全可能同时存在不同的气体流动状态。例如在高真空室和其附属的气体输送管路中，Kn值和Re值以及相应气体的流动状态就可能完全不同。第32页，共81页，星期日，2025年，2月5日二、气体管路的流导流量：单位时间间隔内通过某一截面的气体量，其数值为单位时间内流过的气体体积与其压力的乘积，即Q=PV其中p1和p2为管路两端的气压管道中的气流QP2P1流导：第33页，共81页，星期日，2025年，2月5日（1-11）比例常数C称为流导。式(1-11)即是流导的定义式。流导定义式表明：在单位压力差下，流经管路元件气流量的大小被称为流导。它是衡量真空管路中气体的通过能力的。单位：在国际单位制中，气流量Q的单位是Pa·m3／s，P1-P2的单位是Pa，所以流导的单位是m3／s。第34页，共81页，星期日，2025年，2月5日说明：流导的大小说明在管路元件两端的压强差P1-P2一定的条件下流经管路元件的气流量的多少。所以作为真空系统管路元件，都希望它的流导值尽可能大一些，使气流能顺利地通过。因此，流导是真空系统管路元件的一个重要参数。第35页，共81页，星期日，2025年，2月5日并联流导串联流导流导的影响因素：分子流情况：管路几何尺寸、气体的种类和温度黏滞流情况：管路几何尺寸、气体的种类和温度、气体的压力当不同的流导C1、C2、C3之间相互串联或并联时，形成的总流导C可以用下式求出：流导串并联情况：第36页，共81页，星期日，2025年，2月5日三、真空泵的抽速真空泵的一个基本指标是抽速S，定义为：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。第37页，共81页，星期日，2025年，2月5日根据气体连续流原理，容器出口流量和泵入口处流量与导管任意截面上流量相等，即Q=PS=PpSp=C(P-Pp)真空室QP,SPp,Sp真空泵流导C第38页，共81页，星期日，2025年，2月5日泵对容器的实际抽速S不仅永远小于泵的理论抽速Sp（SSP）,而且也永远小于管路的流导C(SC)。即S是受Sp和C之中较小的一个所限制的。真空系统设计基本原则：确保管路流导C大于泵的理论抽速Sp。—真空室出口处实际抽速第39页，共81页，星期日，2025年，2月5日真空泵的另一个技术指标是它能够提供的极限真空度.对于一个真空系统来说，其能够达到的极限真空度不仅取决于真空泵，还取决于正真空系统，包括系统的气体泄漏程度，系统的容积，以及管路的流导.第40页，共81页，星期日，2025年，2月5日第三节真空泵简介分类标准：结构和工作原理