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实验室真空系统浅谈真空技术的应用

2022-10-11 11:37:48

实验室真空系统浅谈真空技术的应用

现代社会的每个人都在享受真空技术带来的便利。比如水壶保温的秘诀就是瓶壁有真空空间,减少热传导来保持壶内温度;荧光灯、路灯、车灯内部也是真空状态,否则无法发光。电视、电脑显示器等。也离不开真空。为了提高光的透过率,涂在眼镜、相机、摄像机镜头表面的光学薄膜也采用了真空技术。


半导体行业离不开真空技术。半导体元件的生产:(1)硅片要掺杂相应的其他元素;(2)集成电路生产中应形成复杂的金属薄膜和绝缘膜;(3)要进行表面蚀刻等复杂工艺。如果生产过程中真空度不够,表面会沾上灰尘或油滴,导致严重后果。集成电路中细线的宽度是吸烟时烟雾颗粒直径的1/3,接近一个尘埃颗粒直径的1/10000。对于集成电路来说,哪怕是一粒烟掉下来,也像是停在路上的一架大飞机,阻碍了电子通过,或者造成短路。

真空阀门

新材料的发展离不开真空。以分子束外延为代表的薄膜生长技术是开发新材料的重要手段。薄膜材料在被放置在蒸发源中之后被蒸发或升华。在超高真空环境下,薄膜材料的原子或分子可以长距离飞行,到达基底成膜。此外,由于残余气体较少,在衬底表面上形成的膜具有高纯度。


表面科学领域对真空度的要求极高。在极高真空环境下,通过高温退火或离子溅射获得物质的洁净表面,此时表面没有吸附其他分子或原子。利用扫描隧道电子显微镜等尖端的表面分析实验手段,可以看到材料表面的原子排列和电子状态。


物理学中先进的粒子加速器是大规模真空技术的结合。电子(或其他带电粒子)应该被加速到接近光速。如果电子储存环不处于超高真空状态,电子会与其中的分子或原子发生碰撞,从而迅速衰变。此外,核聚变反应必须达到上亿度的高温,极高的真空环境是系统的基本前提。


军事工业和宇宙的发展也离不开真空。隐形飞机或潜艇要大限度地吸收雷达波,以达到不被发现的目的。涂在飞机或潜艇上的雷达吸波材料是利用真空技术获得的纳米粒子。宇宙的发展更离不开真空,因为宇宙本身就处于超高真空状态。飞船、对接技术、宇航员的宇航服所用的材料,处处都是真空技术的结晶。


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