Вакуум и сверхвысокий вакуум

Вакуум (от лаг. vacuum — пустота) — среда, содержащая газ при давлениях, существенно ниже атмосферного. Характеризуется соотношением между средней длиной свободного пробега X молекул газа и размером d, характерным для каждого конкретного процесса или прибора (расстояние между стенками вакуумной камеры, диаметр вакуумного трубопровода, расстояние между электродами электровакуумного прибора и т. п.).

где г_ср — средняя скорость молекул; Z — число столкновений, испытываемых молекулой за единицу времени. Эту величину можно также выразить через диаметр молекулы d," и числом молекул и в единице объема:

В зависимости от величины отношения X/d различают низкий (X/d < 1), средний {X/d ~ 1), высокий (X/d> 1) вакуум. В низком вакууме преобладают столкновения молекул друг с другом, в высоком преобладают столкновения молекул со стенками камеры. В обычных вакуумных установках и приборах низкому вакууму соответствуют давления р > 10² Па (1 мм рт. ст.), среднему — от 10² до 10 ¹ Па (1−10 ³ мм рт. ст.), высокомур < 10 ¹ Па (10 ³ мм рт. ст.). В табл. 2.1. приведены характеристики различных степеней вакуума.

Таблица 2.1.

Характеристики различных степеней вакуума

Понятие сверхвысокого вакуума связывается не с величиной отношения X/d, а со временем г, необходимым для образования монослоя газа на поверхности твердого тела (помещенного в вакуум), которое оценивается по формуле.

где I] — коэффициент захвата частицы поверхностью. Сверхвысокому вакууму соответствует область давлений р < 10 ⁸ мм рт. ст., когда г превышает нескольких минут.