真空度的表征、單位和真空區(qū)域劃分

真空度的表征

　　用壓力表示真空度是由歷*采用 U 型壓力計(jì)測(cè)量真空所沿用下來(lái)的，這并不十分合理。

　　在一般真空系統(tǒng)中，通常以各向同性的中性氣體的壓力這*體靜力學(xué)的物理量表示真空度，因此，真空度的測(cè)量?jī)H僅歸結(jié)于壓力的測(cè)量。但應(yīng)特別注意測(cè)量條件，測(cè)量的對(duì)象是在有限的容器內(nèi)的靜止（隨機(jī)運(yùn)動(dòng)）、穩(wěn)態(tài)、各向同性單一的中性氣體。在這種情況下，麥克斯威速度分布、余弦散射定律和流體靜力學(xué)壓力概念（p = nkT，v= 1/4nc，p = ρgh）都比較符合客觀實(shí)際，真空度的測(cè)量也比較簡(jiǎn)單容易。

　　根據(jù)真空度定義，真空度用分子密度n表示，而以壓力表示真空度與此并不矛盾。測(cè)量壓力時(shí)，一般氣體處于平衡態(tài)并滿足麥克斯威速度分布定律，即p = nkT成立。測(cè)量時(shí)氣體溫度T一定，所以氣體壓力p正比于分子密度n。也就是說(shuō)，此時(shí)壓力是分子密度的量度，所以可以用壓力表示真空度。

　　在空間研究中，研究對(duì)象是無(wú)限空間的運(yùn)動(dòng)（1 ～ 10kms^-1或更高）以及非穩(wěn)態(tài)、綜合環(huán)境作用下的復(fù)雜氣氛，此時(shí)麥克斯威速度分布定律和余弦散射定律就不一定成立，所以壓力也失去了原來(lái)的物理意義，真空度的測(cè)量比較復(fù)雜和困難了。

　　在一般情況下，以壓力表示真空度是流行、沿用的，但并不是*的，還可以用如下參數(shù)表示真空度：

　　當(dāng)真空度很高即分子密度很小時(shí)，統(tǒng)計(jì)漲落十分明顯，如壓力 p = 10^-12Pa時(shí)，統(tǒng)計(jì)漲落大于5 × 10^-2，壓力已失去真實(shí)意義。由此看來(lái)，在某些情況下，壓力只是其他量的相對(duì)指示而已。

真空度單位

　　根據(jù)氣體分子對(duì)表面碰撞而定義的氣體壓力，是碰撞單位表面積氣體分子動(dòng)量垂直分量的時(shí)間變化率，即單位面積上所受的力，單位為“帕斯卡”（Pascal），簡(jiǎn)稱“帕”（Pa）。

1Pa = 1Nm^-2

　　在工程上有時(shí)嫌帕的量值太小，常采用kPa和MPa表示壓力。低真空時(shí)，有時(shí)用“真空度百分?jǐn)?shù)”表示，比如水環(huán)式真空泵、往復(fù)式真空泵和直排大氣羅茨真空泵常用此單位表示真空度。當(dāng)壓力p > 10²Pa時(shí)，真空度百分?jǐn)?shù)δ為

　　式中：p0———標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，Pa。

真空區(qū)域劃分

　　有了量度真空度的單位，就可以定量地表示真空度的高低。但是，目前真空技術(shù)所涉及的壓力范圍已寬達(dá)20個(gè)數(shù)量級(jí)，為了使用方便，有時(shí)只需要粗略指出真空度的大致范圍，通常定性地把真空粗略劃分幾個(gè)區(qū)域。劃分區(qū)域的依據(jù)主要考慮真空狀態(tài)下氣體分子運(yùn)動(dòng)的物理特性、真空泵和真空計(jì)的有效工作范圍等。

　　我國(guó)關(guān)于真空區(qū)域的劃分，《真空技術(shù)名詞術(shù)語(yǔ)（GB3163—1982）》中規(guī)定如下：

　　粗真空、低真空和高真空是依氣體分子平均自由程與容器特征尺寸d相比的值來(lái)劃分的。主要考慮：是氣體分子之間的相互碰撞還是氣體分子與器壁的相互碰撞對(duì)所出現(xiàn)的物理現(xiàn)象起決定性作用。

　　將高真空和超高真空的界限定為10^-6 Pa，主要是考慮真空物理吸附機(jī)制只有在壓力p < 10^-6Pa時(shí)才開(kāi)始明顯，才可由擴(kuò)散泵抽氣獲得，由B -A計(jì)進(jìn)行壓力測(cè)量。至于超高與*真空的劃分界限在10^-12 Pa，是因?yàn)閜 < 10^-12 Pa時(shí)，出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)漲落（大于5 × 10^-2）。

　　上述的真空區(qū)域劃分，各區(qū)域均表示一個(gè)壓力范圍，原因是目前仍以壓力表示度。但是，在低真空、高真空、超高真空和*真空中，所說(shuō)的壓力是有著本質(zhì)差別的，只是其他量的相對(duì)指示。

　　各個(gè)區(qū)域的真空物理特性、所用的真空泵