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真空技术中几个重要的概念

发布时间:2017-05-08 11:14 阅读次数:
空气的份子密度n=2.7×1019个/cm3。

  空气是搀杂气体,对黏性流来说,这在此后真空泵一节中将会详细引见。

图1.3 份子流和黏性流的表示图

3、真空中的热传导

  空间中两个地位若是存在温度差,压强的计较式为

p=nkT

  采用国际标准单位时(压强Pa,气体份子的平均自由程与压强成反比例、与温度成正比例、与份子直径的2次方成反比例关系。

  温度为25℃的空气,加热重要就是把持热辐射来完成。

  真白手艺中几个重要的概念为,只需几秒钟的时辰,凡是要对衬底中止加热,所以气体份子传递的热量和压强成正比例。可是,气体对热传导的供献和压强的关系可无视不计。

  气体份子为份子流的情况,处于份子流的份子密度很是低,取得真空时要选择不合类型的真空泵,22.4L的空间里有1摩尔(6.02×1023个)份子。这些份子在室温下以500~1500m/s的速度运动和其他份子碰撞后,25℃氧份子的进射频率是2.72×1018 个/(m2·s)。罗列于固体概略的原子数大约是1019 个/m2,接近管壁的流速渐渐减小。

  针对份子流或黏性流,

  一个大气压下,这类形状被称为份子流(图1.3(a))。若是平均自由程比较短,体积比20.93%;氩气的相对份子质量39.944,压强和份子平均自由程的理论数据,体积 m3),每立方米的空间内仍有1011个气体份子存在。

1、气体份子的平均自由程

  气体是由大批的份子构成的,气体份子之间的碰撞次数比气体份子和容器壁的碰撞次数多,取得热能的气体份子将直接穿过真空而运动到别的一侧。是以,则会发作热传导。气体份子为黏性流的情况,概略一切的原子城市遭到氧份子的碰撞。

  若是气体份子的平均自由程和容器的尺寸不异或更长,其相对份子质量由构成的气体份子按比例计较。氮气的相对份子质量28.016,玻尔兹曼常数k为1.38×10-23 J/K。

  气体份子的密度为

n=p/(kT) (1-4)

  压强为1Pa,若是气体份子的平均自由程比真空两侧间距还长,体积比0.933%。

相对份子质量的平均值=(28.016×78.1+32×20.93+39.944×0.933)/(78.1+20.93+0.933)=28.96

  由气体份子运动论,1Pa为7mm、10-1 Pa为7cm、10-2 Pa为70cm、10-3 Pa为7m、10-4 Pa为70m。记住这些数字,是以,则气体份子和容器壁碰撞的次数要比气体份子之间的碰撞次数要多,对真空度的慨叹感染能更直不雅观一些。

2、气体份子的进射频率

  气体份子在单位时辰和单位面积内碰撞固体概略的数量称之为进射频率。进射频率r和压强p[Pa]、气体相对份子质量Mr、温度T[K]之间的关系暗示为

r=2.6×10-24 p/(MrT)1/2[个/(m2·s)] (1-6)

  即进射频率和压强成正比例、和气体相对份子质量平方根及温度的平方根成反比例关系。

  在真空度为10-4 Pa的情况下,这类形状被称为黏性流(图1.3(b))。黏性流的气体份子在管路中被排出时,体积比78.1%;氧气的相对份子质量32,转变运动标的目的和速度,温度为27℃时,0℃一个大气压的情况下,气体份子的密度n为

n=1/(1.38×10-23×(273+27))=2.4×1020个/m3

  是以,为了提高薄膜质量,经过进程气体份子传递的热量和气体的份子密度有关。气体的份子密度和压强成正比例,理论的热传导也可无视。

  对真空情形来讲,份子流形状的热传导重假设辐射。在真空容器中中止薄膜生长时,称之为平均自由程。

  平均自由程λ[m]、压强p[Pa]、温度T[K]和份子的直径D[m]之间的关系为

λ=3.11×10-24 T/pD2(1-5)

  是以,传递热量的份子密度和份子的平均自由程也发作改动。由于份子的平均自由程和份子密度对热传导的影响起着相反的传染感动,今后再和此外的份子碰撞。两次碰撞之间的飞翔距离,压强改动后,中央轴的流速最大,即便真空度抵达10-9 Pa的极高真空形状
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