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)測量真空所沿用下來的，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，真空度的測量僅僅歸結(jié)于壓力的測量。但應(yīng)特別注意測量條件，測量的對象是在有限的容器內(nèi)的靜止（隨機(jī)運(yùn)動）、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，真空度的測量也比較簡單容易。

　　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，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，研究對象是無限空間的運(yùn)動（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的物理意義，真空度的測量比較復(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，在某些情況下，壓力只是其他量的相對指示而已。

真空度單位

　　根據(jù)氣體分子對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，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)動的物理特性、真空泵和真空計(jì)的有效工作范圍等。

　　我國關(guān)于真空區(qū)域的劃分，《真空技術(shù)名詞術(shù)語（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，所說的壓力是有著本質(zhì)差別的，只是其他量的相對指示。

　　各個(gè)區(qū)域的真空物理特性、所用的真空泵