超高真空系统是如何工作的？

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超高真空的工作原理

高真空区与超高真空区之间的边界无法从工作方法的角度精确定义。实际上，这两个区域之间之所以产生边界，是因为高真空区域中的压力可以通过一些普通的泵、阀、密封件和其他部件达到，而超高真空区域中的压力则通常需要采用其他的技术和具有不同构造的部件才能达到。这个“边界”位于大约 10^-8 mbar。因此，低于 10^-7 mbar 的压力通常应与超高真空区域相关。

超高真空区域中的气体密度非常小，容器壁的释气率以及接头处的极小泄漏都会产生显著影响。此外，考虑到超高真空区域一系列特有的技术应用，单层时间（另见算式 1.21）通常也会变得很重要。所谓单层时间是指要在初始经过理想清洁并暴露于气体粒子的表面上形成单分子层或单原子层所需的时间 τ。假设每一个气体粒子都能在表面上找到一个空位并留在该位置，τ 的计算简化公式为

p 的单位为 mbar

因此，在超高真空 (p < 10^-7 mbar) 中，单层的形成时间可为几分钟到数小时甚至更长，可以保证真空实验和加工过程所需的时间。随着现实要求的增加，单层时间在固态物理学领域变得尤其重要，比如在薄膜研究或电子管技术领域。

高真空系统与超高真空系统之间的差异

超高真空系统与常用的高真空系统的不同之处在于：

a) 漏气率极小（使用金属密封件）；
b) 真空容器内表面以及连接部件（例如连接管路、阀、密封件）上的气体变化极小；
c) 提供了适当的方法（冷阱、障板）防止气体或蒸汽或者所使用的泵产生的其他反应产物进入真空容器（无回流）。

为了满足这些条件，超高真空设备中使用的各个部件必须为耐热烘结构并且气密性极高。不锈钢是超高真空部件的理想材料。

超高真空系统的构建、启动和操作也需要特别小心，对清洁度要求高，而且所需时间较长。系统必须合理装配，也就是说，每个部件必须保证只能存在极少的破损（比如精密加工的密封表面上的划痕）。基本而言，每台新装配的超高真空装置在投入使用之前，必须使用氦检漏仪检测其是否漏气。在这方面，对一些可拆卸接头（法兰连接）、玻璃密封件以及焊接或硬钎焊接头进行检测尤其重要。检测后，必须烘干超高真空装置。对于玻璃和金属装置，必须执行此烘干操作。烘热的热量不仅会覆盖真空容器，通常还会覆盖连接的部件，特别是真空计。烘干的各个阶段（对于大型系统可能持续多个小时）以及烘干温度要根据设备类型以及所需的最终压力进行安排。如果在装置冷却后以及采取其他必要措施（例如冷却冷阱或挡板）后，看起来无法达到最终压力，则建议使用氦检漏仪再次进行漏气检测。有关部件、密封方法和真空计的详细信息，请参见我们的产品目录。

博客和百科抽空工艺真空获得真空基础