• 真空的衡量标凅�/span>

（一）常用单位帕

（Pa（�/span>作为国际单位制中压力的基本单位，定义� 1 牛顿的力均匀而垂直地作用� 1 平方米的面积上所产生的压力，� 1Pa = 1N/m² 。它在科学研究、工程计算等方面广泛应用，是最为基础的真空度衡量单位 、�/span>

托（Torr（�/span>则与大气压强的测量密切相关，1 托等� 1 毫米汞柱（mmHg）所产生的压强，这一单位常用于真空技术、气体分析等领域 。例如在实验室中，测量一些低气压环境下的气体压力时，托是较为常用的单� 。毫巴（mbar）同样是常用的压力单位，1 毫巴等于 100 帕斯卡，在气象学、航空航天等领域有着广泛的应� 。比如气象预报中，常常会提及大气压强的数值，此时毫巴就是常用的单位之一 、�/span>

大气压（atm（�/span>也是一个重要的参考单位，1 标准大气压约等于 101325 帕斯卡，它是以海平面上的平均大气压强为基准定义的 。在日常生活和工程应用中，大气压常被用作比较的基准，例如在描述一些压力容器的压力时，会以大气压为单位进行表述 。这些单位之间存在着明确的换算关系，1atm = 101325Pa = 760Torr = 1013.25mbar 。通过这些换算关系，我们可以在不同的应用场景中灵活选择合适的单位来描述真空度 、�/span>

（二）压力与真空度的关系

在理解真空度时，压力与真空度之间的关系是关键 。简单来说，压力值越低，真空度越高、�/strong>这就好比一个房间，当房间里的人越来越少，空间就会显得越来越 “空旷”，真空度就越高，而这里的 “人� 就相当于气体分子，气体分子越少，压力就越低，真空度也就越� 、�/span>

在一个密封的容器中，如果内部气体压力� 1 个大气压，此时容器内的真空度� 0；当通过真空泵将容器内的气体抽出一部分，使压力降低� 0.1 个大气压，那么此时的真空度就提高� 。这秌�strong>压力与真空度的反比例关系，是衡量真空的核心指� 、�/strong>在实际应用中，我们常常需要根据具体的需求来控制真空� 。在电子显微镜的使用中，为了获得清晰的图像，需要极高的真空度，此时就需要将样品室的压力降低到极低的水平 、�/strong>

• 真空等级的划刅�/span>

（一）粗真空�?0� - 10³ Pa（�/span>

粗真空状态下，气态空间的特性和大气差异不大，气体分子数目众多，分子热运动频繁，平均自由程很短。在这个真空区域，使用真空技术主要是为了获得压力差，而非改变空间性质、�/span>

例如，真空吸盘，食品包装，提高电容器生产性能、�/span>

（二）低真空�?0³ - 10⁻� Pa（�/span>

当进入低真空状态，每立方厘米内的气体分子数显著减少，气体分子密度与正常大气压下有很大差� 。此时，气体中的带电粒子在电场作用下，会产生气体导电现象、�/span>

例如，在金属冶炼过程中，利用低真空环境，可以减少金属与气体的反应＋�strong>提高金属的纯度和质量 、�/strong>

此外，随着容器中压强降低，液体的沸点也会大幅降低，从而引发剧烈蒸发，实现 “真空冷冻脱水� 。比如在食品冻干技术中，将含有水分的食品置于低真空环境中，水分会迅速蒸发，从而达到脱水保鲜的目的、�/span>

（三）中真空�?0⁻� - 10⁻⁴ Pa（�/span>

在中真空状态下，气体分子进一步减少，分子自由程可达米� 。此时，要获得这样的真空度，往往需要使用扩散泵或分子泵等设� 。扩散泵利用气体扩散原理，将气体从低气压区域抽向高气压区域，从而实现抽气的目的 。分子泵则是通过高速旋转的转子，使气体分子获得定向速度，进而被排出 、�/span>

例如，在手机屏幕的镀膜过程中，需要在中真空环境下将金属或其他材料蒸发并沉积在屏幕表面，形成一层均匀的薄膜，以提高屏幕的耐磨性、防指纹等性能 、�/span>

粒子加速器也需要中真空环境，在这种环境下，粒子可以在电场的加速下高速运动，而不会受到过多气体分子的干扰，从而实现对粒子的研究和应用 、�/span>

（四）高真空�?0⁻⁴ - 10⁻⁷ Pa（�/span>

高真空状态下，气体分子极少，气体分子间的相互作用可以忽略不计，分子以自由运动为主 。此时，为了维持高真空环境，需要严格的密封措施和高效的真空� 。在表面分析领域，如 X 射线光电子能谱分析（XPS），需要在高真空环境下对样品表面进行分析，以避免气体分子对分析结果的干� 、�/span>

例如，在半导体制造中，芯片的光刻、刻蚀等工艺都需要在高真空环境下进行，以确保纳米级精度和清洁� 、�/span>

（五）超高真空（10⁻⁷ - 10⁻¹� Pa（�/span>

超高真空下，气体分子密度极低，每立方厘米的气体分子数� 100 个以� 。此时，表面吸附分子成为主要气源，即使是微小的漏气或材料表面的气体脱附，都可能对真空度产生显著影� 。在纳米技术研究中，超高真空环境是制备高质量纳米材料和器件的关� 、�/span>

例如，在制备碳纳米管时，需要在超高真空环境下精确控制原子的沉积和生长，以获得具有特定结构和性能的碳纳米� 、�/span>

在量子实验中，如量子比特的研究，超高真空环境可以减少外界干扰，保证量子比特的稳定性和量子态的准确� 、�/span>

此外，在一些高端科研设备中，如用于研究原子尺度下材料表面性质的扫描隧道显微镜（STM），也需要超高真空环境来保证实验的精度和可靠� 、�/span>

（六）极高真空（<10⁻¹� Pa（�/span>

极高真空是目前技术所能达到的极限，其实现难度极大，需要特殊的材料和复杂的烘烤除气等工� 。在基础物理研究中，极高真空环境用于模拟宇宙空间的极端条件，研究基本粒子的性质和相互作� 、�/span>

例如，在研究暗物质和暗能量的实验中，需要在极高真空环境下进行，以减少背景噪声的干扰、�/span>

太空模拟舱也需要极高真空环境，用于测试航天器和航天设备在太空环境下的性能。航天器的材料、电子设备等可以在接近真实太空的条件下进行测试，确保其在太空任务中的可靠性和安全� 、�/span>

• 如何获得不同等级的真穹�/span>

（一）真空泵的种类及工作原理

要获得不同等级的真空，真空泵是关键设� 。常见的真空泵种类繁多，各自有着独特的工作原理和适用范围 、�/span>

旋片式机械真空泵：是一种油封式机械真空泵，工作压强范围� 101325 - 1.33×10⁻� (Pa)，属于低真空泵、�/span>

这种真空泵结构简单，操作方便，可抽除干燥气体及少量可凝性气� 。但它对被抽气体的清洁度要求较高，不适用于抽除含氧过高、对金属有腐蚀性、对泵油会起化学反应以及含有颗粒尘埃的气� 、�/span>

罗茨真空泵：的工作原理基于容积式压缩。泵内装有两个相反方向同步旋转的叶形转子，转子之间以及转子与泵壳内壁之间保持一定间隙，互不接触，间隙一般为 0.1 - 0.8 毫米 、�/span>

罗茨真空泵的抽气效率高，能在短时间内达到较高真空度，但它通常不能单独抽气，需要前级泵（如油封式机械泵）来提供初步的真空环� 。它广泛应用于需要高真空度的场合，如真空冶金中的冶炼、脱气、轧制，以及化工、食品、医药工业中的真空蒸馏、真空浓缩和真空干燥等方� 、�/span>

油扩散泵９�/span>则是利用气体扩散原理来工作。它通过加热泵内的油，使其产生油蒸汽，油蒸汽从喷嘴高速喷出。由于泵内被抽气体的压力高于蒸汽流中的气体压力，被抽气体分子便不断地扩散到蒸汽流中。蒸汽流将气体分子带到泵的出口，再由前级泵抽� 、�/span>

油扩散泵能达到较高的真空度，一般用于中真空和高真空的获得。在电子管制造、真空镀膜等工艺中，油扩散泵发挥着重要作用 。例如在制造高端电子管时，需要利用油扩散泵提供的高真空环境，确保电子管内部的电子发射和传输不受干� 、�/span>

涡轮分子泵：是通过高速旋转的转子叶片使气体分子获得动能，从而实现高真空抽气 。其转子由电动机带动，以极高的速度旋转 。气体分子与高速旋转的叶片碰撞后，获得定向速度，被推向排气口排出、�/span>

涡轮分子泵能达到极高真空度，无油污染，适用于高清洁度要求的场合 。在半导体制造中，芯片的光刻、刻蚀等高精度工艺都离不开涡轮分子泵提供的超高真空环境、�/span>

溅射离子泵：则是利用高速电子撞击气体分子，使其电离。被电离的气体离子在电场作用下被吸附到泵壁上，从而达到抽气的目的。这种泵能获得超高真空，常用于对真空度要求极高的科研设备中，如粒子加速器、表面分析仪器等。在粒子加速器中，溅射离子泵维持的超高真空环境，使得粒子能够在几乎无气体干扰的情况下加速和对撞，为科学家研究微观世界提供了可能、�/span>