g真空的获得与测量讲解

真空摘要：真空技术真空技术是建立低于大气压力的物理环境，以及在此环境中进行工艺制作、物理测量和科学试验等所需的技术。

真空技术主要包括真空获得、真空测量、真空检漏和真空应用四个方面。

在真空技术发展中，这四个方面的技术是相互促进的。

真空技术是近代物理学的基础技术之一。

开设本实验的目的是了解真空技术的基本知识，掌握高真空的获得和测量的基本原理和方法，为将来科学技术的研究或创造性地解决生产实际中的问题，进行必要的基本功训练。

关键词：真空度理想抽速机械泵油扩散泵发展史：远在1643年，意大利物理学家托里拆利发现，真空和自然空间有大气和大气压力存在。

他将一根一端封闭的长玻璃管灌满汞，并倒立于汞槽中时，发现管中汞面下降，直至与管外的汞面相差76厘米时为止。

托里拆利认为，玻璃管汞面上的空间是真空，76厘米高的汞柱是因为存在大气压力的缘故。

1650年，德国的盖利克制成活塞真空泵。

1654年，他在马德堡进行了著名的马德堡半球试验：用真空泵将两个合在一起的、直径为14英寸(35.5厘米)的铜半球抽成真空，然后用两组各八匹马以相反方向拉拽铜球，始终未能将两半球分开。

这个著名的试验又一次证明，空间有大气存在，且大气有巨大的压力。

为了纪念托里拆利在科学上的重大发现和贡献，以往习用的真空压力单位就是用他的名字命名的。

19世纪中后期，英国工业革命的成功，促进了生产力和科学实验发展，同时也推动了真空技术的发展。

1850年和1865年，先后发明了汞柱真空泵和汞滴真空泵，从而研制成了白炽灯泡(1879)、阴极射线管(1879)、杜瓦瓶(1893)和压缩式真空计(1874)。

压缩式真空计的应用首次使低压力的测量成为可能。

20世纪初，真空电子管出现，促使真空技术向高真空发展。

1935～1937年发明了气镇真空泵、油扩散泵和冷阴极电离计。

这些成果和1906年制成的皮拉尼真空计至今仍为大多数真空系统所常用。

1940年以后，真空应用扩大到核研究(回旋加速器和同位素分离等)、真空冶金、真空镀膜和冷冻干燥等方面，真空技术开始成为一个独立的学科。

真空获得与测量实验报告真空获得与测量实验报告引言：真空技术在科学研究、工业生产和医学诊断等领域具有重要的应用价值。

为了获得高质量的真空环境，科学家们进行了一系列的实验研究。

本实验旨在探究真空获得的方法和真空度的测量。

一、真空获得的方法1.机械泵机械泵是最常用的真空获得装置之一。

它通过机械运动将气体从容器中抽出，从而降低压力。

机械泵适用于中低真空范围，操作简便，但不能获得高真空。

2.扩散泵扩散泵是一种能够获得高真空的装置。

它通过将气体分子扩散到高速运动的喷嘴上，再通过冷凝或吸附的方式将气体排出。

扩散泵在高真空实验中具有广泛应用，但需要较长的预抽时间。

3.离心泵离心泵是一种利用离心力将气体从容器中排出的装置。

它适用于高真空获得，具有较高的抽速和较短的预抽时间。

离心泵广泛应用于科学研究和工业生产领域。

二、真空度的测量1.毛细流量法毛细流量法是一种常用的真空度测量方法。

它利用毛细管中气体流动的特性来测量真空度。

通过测量气体经过毛细管的流量和压差，可以计算出真空度的大小。

2.热导法热导法是一种基于热传导原理的真空度测量方法。

它利用热传导的速率与气体压力之间的关系来测量真空度。

通过在真空容器中加热一个导热体，测量导热体的温升和导热速率，可以计算出真空度的数值。

3.离子化法离子化法是一种基于气体分子电离的真空度测量方法。

它利用电离电流与气体压力之间的关系来测量真空度。

通过在真空容器中加入一个电离器，测量电离电流的大小，可以计算出真空度的大小。

结论：通过本次实验，我们了解了真空获得的方法和真空度的测量方法。

机械泵、扩散泵和离心泵是常用的真空获得装置，分别适用于不同的真空范围。

毛细流量法、热导法和离子化法是常用的真空度测量方法，各有优缺点。

在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的真空获得装置和真空度测量方法，以获得高质量的真空环境。

参考文献：[1] 朱玉涛, 梁军. 真空技术与应用[M]. 北京: 科学出版社, 2011.[2] 陈伟, 张磊. 真空技术实验指导[M]. 北京: 高等教育出版社, 2019.[3] 李明, 王丽. 真空度测量方法的比较与分析[J]. 仪器仪表学报, 2018, 39(4): 1-8.。

真空获得与测量实验一、实验目的本实验的目的是利用真空获得与测量系统研究高真空的获得过程及该系统真空度随时间的变化率。

二、 实验仪器真空室、机械泵、分子泵、分子泵控制电源、热偶规、电离规、冷水机。

三、实验原理3.1 真空的基本知识1)真空及其单位所谓真空是指低于一个大气压的气体空间。

同正常的大气相比，是比较稀薄的气体状态。

当气体处于平衡时，可得到描述气体性质的气体状态方程，即 nkT p = （3-1） 或RT Mm pV =（3-2） 式中，p 为压强(Pa)；n 是气体分子密度(个／m 3)，V 为体积(m 3)；M 为气体分子量(kg/mol)；m 是气体质量(kg)；T 是绝对温度(K)；k 是玻尔兹曼常数(1.38×10-23J/K)；R 为气体普适常数(8.314J ／mol ．K)，也可用R ＝N A ．k 来表示，N A 是阿伏伽德罗常数(6.023×1023个／mol)。

于是，由式(3—1)可得Tp n 22102.7⨯= (3-3) 由式(3—3)可知，在标准状态下．任何气体分子的密度约为3×1019个／cm 3。

即使在p=1.3×10-11Pa 这样很高的真空度时，T=293K ，则n ＝4×103个／cm 3。

因此，所谓真空是相对的，绝对的真空是不存在的。

通常所说的真空是—种“相对真空”。

在真空技术中对于真空度的高低，可以用多个参量来度量，最常用的有“真空度”和“压强”。

此外，也可用气体分子密度、气体分子的平均自由程、形成一个分子层所需的时间等来表示。

“真空度”和“压强”是两个概念，不能混淆．压强越低意味着单位体积中气体分子数愈少，真空度愈高，反之真空度越低则压强就越高。

由于真空度与压强有关，所以真空的度量单位是用压强来表示。

在真空技术中，压强所采用的法定计量单位是帕斯卡(Pascal)，系千克米秒制单位，简称帕(Pa)，是目前国际上推荐使用的国际单位制( SI)。

真空的获得与测量【真空技术简介】真空技术在工业生产，科学研究各个领域有着广泛的应用。

其中一个重要的方面就是电真空工业。

电真空器件，即内部为“真空”环境的电子器件(各种电子管、放大管、显象管等)，因工作原理基于利用电，磁场来控制电子流在空间的运动，以达到放大，振荡，显示图象等目的，如器件内达不到必要的真空度，电子流与气体的碰撞必然使电子流运动规律受到影响，另外电真空器件内的热阴极，光电阴极等都是化学性活泼的表面，极易受到气体的“毒化”而失败。

可见，电真空工业是离不开真空技术的。

在尖端科学飞跃发展的近几十年来，在原子能、半导体、计算机基本粒子研究，空间科学、微电子学，表面物理，真空冶金等方面，真空技术不仅做为基本工艺，基本设备起了关键性的作用，而且常涉及到一系列真空物理现象的研究，因此，现代科学技术尖端的迅速发展已促使真空技术发展成为一门具有理论与技术特点的独立的新兴科学，其基本内容有真空物理(包括稀薄气体物理及表面物理)真空获得，真空测量、检漏、真空系统设计，计算等。

1．真空的基本概念压强小于一个大气压的气态空间通常叫“真空”，在真空技术中，气体的稀薄程度叫真空度。

它常用压强的大小来表示，压强越小，真空度越高，反之，压强越大，真空度越低。

真空度的高低用压强的单位“帕”来量度。

1标准大气压=1．01×105帕为了讨论和应用的方便，真空度分为几个区域：粗真空：压强在1．01×105帕-103帕低真空：压强在103帕-10-1帕高真空：压强在10-1帕-10-6帕超高真空：压强在10-6帕-10-8帕极高直倥：压强在10-8帕以下这样划分的根据是压强在1000帕以上的空气、性质与常压下相似；1000帕左右放电现象开始显现；10-1帕是一般机械泵可达到的真空度，10-6帕是扩散泵可达到的极限真空度；10-6帕以下的超高真空靠分子泵，溅射离子泵，，冷凝泵等达到。

绝对的“真空”即完全没有任何物质的空间是达不到的，所谓“真空”内仍然存在眷大量气体分子，只是比大气中少得多而己，现在能获得最低压强比一标准大气压低十九个数量级。

真空的获得与测量用直观的展示真空的获得与测量系统，掌握三种真空规测量不同的真空度的使用方法。

了解涡轮分子泵的结构与使用。

真空在日常生活中的应用。

针对光线能量、压力用演示的方法说明光压的能量与测量。

1、引言真空作为一门单独的学科已显得尤为重要，它与电真空工业、原子能、宇宙航行及空间科学研究、表面物理研究、微电子学及真空冶金等有着紧密的联系并有着广泛的应用。

真空技术的主要环节和基础是真空的获得、真空的测量及真空检漏等。

2、实验原理与装备(1) 机械泵：是用来获得真空、改善和维持真空的装置简称为真空泵。

获得低真空的独立设备为机械泵, 获得高真空的为分子泵，有机械泵作为前级真空下, 分子泵就能获得高真空。

两种泵都纯属机械转动而抽气的金属泵。

机械泵结构简单, 主体为圆柱形钢筒定子空腔, 内有一转子, 偏心安置在钢筒定子内旋转, 转速为350~ 750 转/ 分。

装在转子沟槽内的两个旋片依靠弹簧力和离心力保持与泵体充分接触。

定子上有一个与被抽系统相联的进气口和一个单向活塞阀出气口。

当转子顺时针转动时, 由进气口进入转子与定子之间部分空间V1 的体积不断扩大, 而出气口与转子、定子间的部分空间V2 体积不断缩小, 前者扩大V1 将气体抽入, 后者将气体压缩V2 将压缩后的气体排出泵外, 达到抽气的目的。

一般机械泵上标称2X ) 8, / 20说明它是两个串联的双杠, / X0 是旋片式的, / 80表示每秒8 升的抽气体速率。

(2) 分子泵：是利用高速旋转的涡轮叶片, 不断对被抽气体分子施以定向的动量和压缩作用, 将气体排除, 是一种纯机械的高速旋转的真空泵。

在泵内有一个圆柱形高速旋转的转子, 气体分子从转子上得到一定的动量, 使分子自进气口朝向出气口方向运动, 达到抽气目的。

该泵启动平稳迅速, 它具有刹车功能, 可以得到高速旋转的泵在短时间内很快停下来, 工作压强范围宽, 从101pa 到高真空10-7pa 都可以正常工作。

真空的获得与测量摘要真空技术在近代尖端科学技术中占有关键的地位，本实验要学习高真空的获得与测量方法，熟悉真空获得的相关设备和仪器，并掌握其使用方法，同时测量真空度随时间的变化。

关键词高真空机械泵油扩散泵引言真空技术始于1634年，由托里拆利将一端密封的长玻璃管注满汞并倒置于盛有汞的槽里，发现汞柱顶端产生真空。

自20世纪初起，随着电子管的研究和产生，逐步建立起了能够获得与测量压强低于710-Torr的高真空设备与技术；到20世纪50年代，随着表面物理，原子能物理，以及半导体、电子计算机、航空技术的迅速发展，发展了超高真空技术；到20世纪70年代，又进一步提高到压强低于1110-Torr的极高真空。

目前，真空技术在近代尖端科学技术中占有关键的地位。

实验原理真空技术主要包括真空的获得、测量和检查漏气等方面的内容。

1．高真空的获得获得真空用真空泵。

真空泵按工作条件的不同分为两类：能够在大气压下工作的真空泵称为初级泵（如机器泵），用来产生预备真空，需要在预备条件下才能工作的真空泵称为次级泵（如扩散泵），次级泵用来进一步提高真空度，获得高真空。

(1)机器泵一般采用油封转片式机器泵，其结构如图1 所示，在圆柱形气缸（定子）内有偏心圆柱作为转子，当转子绕轴转动时，其最上部与气缸内表面紧密接触，沿转子的直径装有两个滑动片（简称滑片），其间装有弹簧，使滑动片在转子转动时与气缸内表面紧密接触，当转子沿箭头所指方向转动时，就可以把被抽容器内的气体由进气管吸入而经过排气孔，排气阀排出机械泵。

为了减少转动摩擦和防止漏气，排气阀及其下部的机械泵内部的空腔部分用密封油密封。

机械泵用的密封油是一种矿物油，要求在机械泵的工作温度下有小的饱和蒸汽压和适当的粘度，机器泵的极限真空度一般在110-Pa。

(2)扩散泵一般多采用油扩散泵，其结构如图2 所示，扩散泵是高真空泵，当机器泵的极限真空度不能满足要求时，通常加扩散泵来获得高真空。

这种泵不能从通常气压下开始工作，只能在低于6.0Pa气压下才能工作。

真空的获得与测量【摘要】：在真空实用技术中，真空的获得和测量是两个最重要的方面，在一个真空系统中，真空获得的设备和测量仪器是必不可少的。

目前常用的真空获得设备主要有旋片式机械真空泵、油扩散泵、涡轮分子泵、低温泵等。

真空测量仪器主要有U 型真空计、热传导真空计、电离真空计等。

随着电子技术和计算机技术的发展，各种真空获得设备向高抽速、高极限真空、无污染方向发展。

真空技术已应用于电子技术、航空航天技术、加速器、微电子、工农生产、日常生活等各个领域。

本实验主要是了解最基本的真空系统的结构，尤其是低真空系统的结构，了解低真空的获得设备－机械泵以及热传导真空计、U 型真空。

【关键词】：真空泵，真空获得，测量，真空计 【前言】：“真空”泛指一个大气压的气体状态。

随着各门科学技术的迅速发展和相互渗透，真空作为一门单独的学科已显得尤为重要，它与电真空工业、原子能、宇宙航行及空间科学研究、表面物理研究、微电子学及真空冶金等有着密切联系并有着广泛地应用。

真空技术的主要环节和基础是真空的获得、真空的测量及真空检漏等。

【正文】：真空环境的获得往往需要不同种类的真空泵联合使用。

真空泵的基本原理：当泵工作后，形成压差，p 1 > p 2，实现了抽气。

按获得真空方法的原理不同，可将真空泵分为两大类，即输运式真空泵和捕获式真空泵。

输运式真空泵采用对气体进行压缩的方式将气体分子输运至真空系统之外，而捕获式真空泵则依靠在真空系统内凝集或吸附气体分子的方式将气体分子捕获，而提高真空系统的真空度。

输运式真空泵又分为机械式气体输运泵和气流式气体输运泵。

真空泵的主要参数： A)抽气效率S=1P P tV =∆∆定义为泵的进气口任意给定压强下，单位时间内流入泵内的气体体积。

或表示为S=PQ ，其中Q 为单位时间内流入泵的气体量。

泵的抽气效率S 并不是常数，随P 变化。

B)极限压强 Pu （极限真空）C)最高工作压强PmD)工作压强范围（Pu —Pm ）：泵能正常工作的压强范围 （一）真空的获得1、机械泵机械泵是运用机械方法不断地改变泵内吸气空腔的容积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而获得真空的泵。

真空的获得与测量一、实验目的1、学习真空的基础知识，了解常用真空泵、真空规；2、学习使用机械泵对定容容器抽真空，并用真空计测量真空，计算有效抽速；3、学习使用静态升压法来检测真空系统漏率并判断漏气来源。

二、实验原理1、真空的基本概念（1）真空：低于一个大气压的气体状态。

自然真空：气压随海拔高度增加而减小，存在于宇宙空间。

人为真空：用真空泵抽掉容器中的气体。

（2）真空量度单位1标准大气压=760mmHg=760Torr =1.013×105Pa ，1Torr=133.3Pa（3）真空区域的划分目前尚无统一规定，常见的划分为：粗真空 105-103 Pa ；低真空 103-10-1 Pa ；高真空 10-1-10-6 Pa ；超高真空 10-6-10-10 Pa；极高真空 <10-10 Pa 。

2、真空的获得——真空泵（1）原理：如图所示，当泵工作后，形成压差，p1 >p2，实现了抽气。

（2）真空泵的分类气体传输泵是一种能将气体不断地吸入并排出泵外以达到抽气目的的真空泵，例如旋片机械泵、油扩散泵、涡轮分子泵。

气体捕集泵是一种使气体分子短期或永久吸附、凝结在泵内表面的真空泵，例如分子筛吸附泵、钛升华泵、溅射离子泵、低温泵和吸气剂泵。

（3）旋片机械泵旋片泵主要由泵体、转子、旋片、端盖、弹簧等组成。

在旋片泵的腔内偏心地安装一个转子，转子外圆与泵腔内表面相切（二者有很小的间隙），转子槽内装有带弹簧的二个旋片。

旋转时，靠离心力和弹簧的张力使旋片顶端与泵腔的内壁保持接触，转子旋转带动旋片沿泵腔内壁滑动。

工作原理：吸气—压缩—排气，定子浸在油中起润滑，密封和堵塞缝隙的作用。

主要参量：抽速和极限压强。

由于极限压强较高，常用做前级泵(预抽泵)。

3、真空测量——电阻真空计在热偶真空规中，在作为热丝的Pt丝中通过恒定强度的电流。

在达到热平衡以后，电流提供的加热功率与通过空间热辐射、金属丝热传导以及气体分子热传导而损失的功率相等，因而热丝的温度将随着真空度的不同而呈现有规律的变化。

真空的获得与测量实验报告真空的获得与测量实验报告引言：真空是指在一定空间内没有气体分子的状态。

在科学研究和工业生产中，真空的获得和测量是非常重要的。

本文将探讨真空的获得和测量方法，并介绍相关实验的结果和分析。

一、真空的获得方法1. 抽气法抽气法是最常见的获得真空的方法之一。

实验中，我们使用了一台真空泵，通过泵的作用将容器内的气体抽出，从而形成真空环境。

实验中，我们选择了机械泵和分子泵的组合，以提高抽气速度和真空度。

2. 管道密封法管道密封法是指通过对容器进行密封，防止气体进入或逸出，从而形成真空环境。

在实验过程中，我们使用了高质量的密封材料，如橡胶密封圈和金属密封垫片，以确保容器的密封性。

二、真空的测量方法1. 粗真空测量粗真空是指真空度较低的状态，通常用毫米汞柱（mmHg）或帕斯卡（Pa）来表示。

实验中，我们使用了粗真空计来测量真空度。

粗真空计基于压力的测量原理，通过测量气体分子对容器壁的撞击力来确定真空度。

2. 高真空测量高真空是指真空度非常高的状态，通常用帕斯卡（Pa）或托（Torr）来表示。

实验中，我们使用了离子计和热导计来测量高真空。

离子计基于气体分子电离的原理，通过测量电离电流来确定真空度。

热导计则基于气体分子传导热量的原理，通过测量传导热量的变化来确定真空度。

三、实验结果与分析在实验中，我们成功地获得了粗真空和高真空环境，并使用相应的测量仪器进行了真空度的测量。

实验结果显示，通过抽气法和管道密封法，我们可以获得不同程度的真空环境。

在粗真空测量中，我们使用了粗真空计进行测量。

实验结果显示，真空度随着抽气时间的增加而增加，但在一定时间后趋于稳定。

这表明，通过抽气法可以获得一定程度的真空度，但无法达到高真空的状态。

在高真空测量中，我们使用了离子计和热导计进行测量。

实验结果显示，离子计和热导计的测量结果相近，并且真空度随着抽气时间的增加而逐渐增加。

这表明，通过抽气法和使用适当的测量仪器，我们可以获得较高的真空度。

专题实验2 真空技术与样品制备2.1 真空的获得与测量真空的获得（各种真空泵）和真空的测量（各种真空规管）是真空技术的基本部分。

在真空技术的发展过程中，这两个部分相互制约，有时又相互促进。

首先要获得一定程度的真空才能发展相应的测量手段；反之，如果没有可靠的真空测量手段也无法进一步改进真空泵的性能。

意大利物理学家托里拆利（Evangelista Torriclli）设计了有名的托里拆利实验，证明了真空的存在，并于1643年发明水银柱式气压计。

真空的单位Torr（托）就是用他的名字来命名的。

法国数学家、物理学家和哲学家布莱兹•帕斯卡（Blaise Pascal）发现了大气压强随高度变化的规律。

他不仅重复了托里拆利实验，而且证明了他自己的推论：既然大气压力是由空气重量产生的，那么在海拔越高的地方，玻璃管中的液柱就越短。

后人为纪念帕斯卡，就用他的名字来命名压强的单位Pa。

一、实验目的（1）掌握机械泵和油扩散泵的结构、工作原理及使用注意事项。

（2）掌握真空测量的基本方法及测量范围。

二、实验原理（1）真空度的单位及真空区域的划分真空度是对稀薄气体的一种客观量度，其高低用气体的压强表示。

KGMS制的压-强单位是Pa（帕），1 Pa = 1 N/m2，并有1 atm（标准大气压）＝101325 Pa。

常用的气压单位还有Bar（巴）和Torr，1 Bar = 105 Pa，1 atm ＝760 Torr。

于是1 Torr ≈ 133 Pa ＝1330 μBar。

表2.1.1给出了压强单位换算表。

表2.1.1 压强单位换算表1 Torr 1 μBar1mBar 1 Pa 1 atm1 Torr 1 1.33×103 1.33 1.33×102 1.32×10-31 μBa r 7.50×10-4 1 10-3 10-1 9.87×10-71 mBar 7.50×10-1103 1 102 9.87×10-41 Pa 7.50×10-310 10-2 1 9.87×10-66 35按气压范围可将真空划分为如下6个区域。

真空的获得与测量物理082班李春宇 08180240摘要：空间真空测量技术是与人类探索和开发宇宙空间的进程紧密相连的。

人类从地面出发，向深度宇空进军，要经历宽广的气体压力变化，空间科学研究的对象正是处在这样的环境之中。

因此，对宇空真空环境的度量和探测，也就成为空间科学中的研究内容。

真空是用排出或捕获气体分子的方法、使容器中气相分子数目减少来获得的。

抽气可由真空泵、阱和消气剂来完。

真空测量通常是指稀薄气体全压的测量。

用于测量真空度的仪器称为真空规或真空计。

本实验就实验室常用的真空获得工具以及测量仪器进行实验介绍以及使用注意事项的介绍。

关键词：真空真空获得真空测量油扩散真空计一、实验目的1．掌握高真空的获得和测量的基本原理及方法；2．了解真空玻璃系统的结构；熟悉真空泵、真空计的原理二、实验原理1、真空的获得真空的获得是由真空泵来完成的。

一般真空实验室经常使用的是机械泵和扩散泵，用于超高真空的是钛升华泵和低温泵。

真空泵的基本原理：当泵工作后，形成压差，p1 > p2，实现了抽气。

真空泵按其工作机理可分为排气型和吸气型两大类．排气型真空泵是利用内部的各种压缩机构，将被抽容器中的气体压缩到排气口，而将气体排出泵体之外，如机械泵、扩散泵和分子泵等．吸气型真空泵则是在封闭的真空系统中，利用各种表面（吸气剂）吸气的办法将被抽空间的气体分子长期吸着在吸气剂表面上，使被抽容器保持真空，如吸附泵、离子泵和低温泵等．真空泵的主要性能可有下列指标衡量：（1）极限真空度：无负载（无被抽容器）时泵入口处可达到的最低压强（最高真空度）（2）抽气速率：在一定的温度与压力下，单位时间内泵从被抽容器抽出气体的体积，单位（升/秒）（3）启动压强：泵能够开始正常工作的最高压强．A、机械泵机械泵是运用机械方法不断地改变泵内吸气空腔的容积，使被抽容器内气体的体积不断膨胀从而获得真空的泵。

机械泵的种类很多，目前常用的是旋片式机械泵。

旋片式机械泵的结构如右图，它由一个定子、一个偏心转子、旋片、弹簧组成。

实验报告： 真空的获得与测量（本报告仅供参考，每个同学应根据指导老师讲解和实际实验过程自行撰写）实验目的：了解真空技术的基本知识；了解真空泵、真空计的工作原理；掌握低、高真空的获得、测量的基本方法和真空机组操作规程。

实验仪器：电子衍射仪v 型实验原理：引言：压强低于一个标准大气压的稀薄气体空间称为真空．在真空状态下，由于气体稀薄，分子之间或分子与其它质点之间的碰撞次数减少，分子在一定时间内碰撞于固体表面上的次数亦相对减少，这导致其有一系列新的物化特性，诸如热传导与对流小，氧化作用少，气体污染小，汽化点低，高真空的绝缘性能好等等．真空技术是基本实验技术之一，真空技术在近代尖端科学技术，如表面科学、薄膜技术、空间科学、高能粒子加速器、微电子学、材料科学等工作中都占有关键的地位，在工业生产中也有日益广泛的应用．一、真空度与气体压强（单位Pa ）真空度是对气体稀薄程度的一种客观度量，单位体积中的气体分子数越少，表明真空度越高．由于气体分子密度不易度量，通常真空度用气体压强来表示，压强越低真空度越高．按照国际单位制(SI)，压强单位是牛顿/米2，称为帕斯卡，简称帕（Pa ）．通常按照气体空间的物理特性及真空技术应用特点，将真空划分为几个区域。

粗真空：105~103 低真空：103~10-1 高真空：10-1~10-5 超高真空：10-5~10-9 极高真空：小于10-9二、真空的特点及应用特点：1、空间气体分子密度极小，仅为大气压下分子密度的万亿分之一，真空可以近似被认为是没有气体污染的空间。

分子密度与气体压强成正比，P n ∝， kT P n =。

2、 气体分子或带电粒子的平均自由程极长，平均运动速率很大，πμRT v 8=（一般为几百米每秒，μ单位千克）其中，K 为波尔兹曼常数，T 为气体温度，d 为分子直径，P 为气体压强。

例如，室温下氮气分子的平均自由程在压强为710-pa 时将长于50km ，而电子和离子的平均自由程分别是气体分子的24和2倍。

近代物理实验报告真空的获得与测量学院班级姓名学号时间真空的获得与测量【摘要】本实验是运用包括机械泵，油扩散泵等器材制造一个真空的环境，并通过真空计来测量所获得真空的真空度的过程。

在真空实用技术中，真空的获得和测量是两个最重要的方面，而且在运用技术的过程中，真空获得的设备和测量仪器是必不可少的。

【关键词】真空泵，真空计，测量【引言】1643年，意大利物理学家托里拆利(E.Torricelli)首创著名的大气压实验，获得真空。

1654年，德国物理学家葛利克发明了抽气泵，做了著名的马德堡半球试验。

真空技术在工业生产和科学研究中广泛的应用。

真空技术主要包括真空的获得、测量和检查漏气等方面的内容。

真空是一种不存在任何物质的空间状态，是一种物理现象。

在“真空”中，声音因为没有介质而无法传递，但电磁波的传递却不受真空的影响。

事实上，在真空技术里，真空系针对大气而言，一特定空间内部之部份物质被排出，使其压力小于一个标准大气压，则我们通称此空间为真空或真空状态。

1真空常用帕斯卡（Pascal）或托尔（Torr）做为压力的单位。

目前在自然环境里，只有外太空堪称最接近真空的空间。

【实验方案】一、实验原理1．真空的获得真空的获得主要靠真空泵来实现，本实验用机械泵作为主要的真空泵进行实验。

机械泵利用机械旋转产生吸气和排气的过程来获得真空。

常用的是旋片式机械泵。

排气阀采用油封，油在工作室的内表面形成油膜，有利于润滑和A点的密封，但同时也会形成油的蒸气压，限制了机械泵的真空度，并有可能污染真空系统。

为了放置油污染，防止气体倒流，当系统工作一段时间后需要停机，应先关断进气管上的阀门，保持抽气状态，然后给进气管放气，最后才能给机械泵断电。

机械泵的极限真空度为10-1Pa。

当达到极限真空度时，抽气和漏气的速度相等。

真空度不再变化。

油扩散泵是利用气体的扩散性质制作，将扩散泵油加热到沸腾温度，产生大量油气，经过导流管喷出，接着冷凝，重新变成油，返回到蒸发器，气体被机械泵抽走，如此反复，达到连续抽气的目的。

实验 4-1一、基本知识真 空 的 获 得 与 测 量1、真空度量单位和区域的一般划分 真空度是对气体稀薄程度的一种客观度量， 最直接的物理量应该是每单位体积中的分子 数，但由于历史的原因，真空度的高低通常以气体的压强来表示。

气体压强越低，真空度就 越高，气体压强越高，真空度就越低。

国际计量大会规定的国际单位制（SI）压强单位是帕斯卡（Pascal） ，简称帕(Pa)。

一帕 等于 1 牛顿/米 2。

早期曾以一毫米汞柱（㎜ Hg）作为压强单位，将 760 ㎜ Hg 规定为一个标 准大气压。

但后来发现汞有七种同位素，纯汞也就没有确定的密度，因此以一毫米汞柱（㎜ Hg） 作为压强单位是不标准的，经第十届国际计量大会规定，改用帕(Pa)来定义标准大气压。

1 标准大气压（ATM）=101325 帕(Pa)，并规定标准大气压的 1/760 称为 1 托（Torr） ： 1 托（Torr）=1标准气压 =133.322 牛顿/米 2=133.322 帕(Pa) 760以帕(Pa)规定的标准大气压是绝对严格的，它在数值上与汞柱规定的“标准大气压”几 乎相等（1 毫米汞柱=1.00000014 托） 。

真空区域的划分， 国际上还没有统一的规定， 国内也不尽一致。

通常分为以下五个区域： 粗真空 低真空 高真空 超高真空 760～10 托（1.013×105～1.333×103 帕） 10～10-3 托（1.013×103～1.333×10-1 帕） 10-3～10-8 托（1.333×10-1～1.333×10-6 帕） 10-8～10-12 托（1.333×10-6～1.333×10-10 帕）极高真空 ﹤10-12 托（1.333×10-10 帕） 2、真空的基本特点 从物理现象来看，粗真空以分子相互碰撞为主，即分子自由程λ≤容器尺寸 d；低真空 则是分子相互碰撞和与器壁碰撞不相上下；高真空时以分子与器壁碰撞为主，即λ》d；超 高真空时分子碰撞器壁的次数已很少了， 形成一个单分子层的时间已达到以分钟计； 极高真 空时分子数已很稀少，统计涨落现象已较严重（﹥5%） ，经典统计规律产生了偏差。

7-1 真空的获得与测量实验引言真空技术已成为先进的科学技术之一，被广泛应用于工业生产、科学研究的各个领域。

它与电子管真空工业、原子能、宇宙航行及空间科学研究、表面物理研究、微电子学等有着紧密地联系。

真空技术的主要环节和基础是真空的获得，真空的测量及真空检漏等，通过本实验我们将对这些实验的方法和手段进行初步的学习和了解。

实验预习1．学习旋片式机械真空泵、油扩散泵的工作原理；2．了解真空的获得与测量实验系统及实验注意事项。

实验目的1．通过低真空的获得，学习使用旋片式机械真空泵和测量低真空的热偶计。

掌握测量容器的体积比。

2．通过高真空的获得，学习使用油扩散真空泵和测量高真空的电离真空计。

3．了解玻璃管和金属在高真空中的放气现象和去气方法。

4．通过制作放电管，掌握对放电管充气方法，观察放电管放电现象，并计算最佳放电时放电管内的气压差。

4．测量氦（或氖）放电管光谱，并进行光谱分析（选做）。

实验原理一、真空的获得1．真空泵真空的获得主要是利用气体分子的运动特性，借助真空泵把封闭在真空系统中运动的气体分子排出泵外或者吸收（气体分子永远或暂时留在泵内），同时，阻止外部的气体分子通过真空泵进入真空系统。

真空系统内部由于泵口分子被排出导致系统内部的气体浓度不均匀，气体分子会持续不断的向泵口运动，从而形成了“抽”气过程，使得真空系统内部压强低于外部空间，即获得了真空。

对于前一种将气体分子排出泵外的系统，称为开放式抽真空系统，利用真空泵吸收气体分子的系统称为封闭式抽真空系统。

真空系统所能达到的真空程度与真空系统的封闭性，真空泵的工作机理和结构，被抽气体的种类以及真空泵与被抽系统的连接方式有很大的关系。

不同的真空泵适用于不同的真空范围，在实验中开放式系统常用的真空泵有：旋片式机械泵、油扩散泵、罗茨泵、涡轮分子泵等。

封闭式系统常用的真空有：吸附泵、锆铝（钛）泵、离子泵和钛升华泵等。

开放式系统常用的真空泵的工作原理和使用方法可参见“真空技术基本知识部分”。