כמה מושגים חשובים בטכנולוגיה ואקום

כמה מושגים חשובים בטכנולוגיה ואקום

באווירה אחת, צפיפות המולקולרית של האוויר n = 2.7 × 1019 / cm3.
האוויר הוא תערובת של גזים אשר המסה המולקולרית היחסית שלהם פרופורציונלית מולקולות הגז. המשקל המולקולרי היחסי של חנקן היה 28.016 ויחס נפח היה 78.1%. המשקל המולקולרי היחסי של החמצן הוא 32 והיחס בנפח הוא 20.93%. המשקל המולקולרי היחסי של הארגון הוא 39.944 ויחס היחס הוא 0.933%.
המסה המולקולארית היחסית הממוצעת של (= 32 x 28.016 x 78.1 + 20.93 + 39.944 x 0.933) / (78.1 + 20.93 + 0.933) = 28.96
על פי התיאוריה הקינטית של גזים, הלחץ מחושב כ
P = nkT

ביחידות סטנדרטיות בינלאומיות (לחץ אבא, נפח m3), k קבוע boltzmann הוא 1.38 × 10-23 J / k.
הצפיפות של מולקולות הגז היא אפס
N = p / (kT) (1-4)
בלחץ של 1Pa וטמפרטורה של 27 ℃, הצפיפות של מולקולות הגז היא n
N = 1 / (1.38 x 10-23 x 27) (273) = 2.4 x 1020 / m3
לכן, אפילו בחלל של 10-9 אבא, יש 1011 מולקולות גז למטר מעוקב של שטח.

1. נתיב חופשי ממוצע של מולקולות גז

גז מורכב ממספר רב של מולקולות. ב 0 ℃ אווירה, יש 1 שומה (6.02 × 1023 מולקולות) ב 22.4 L של שטח. המולקולות הללו נוסעות בטמפרטורת החדר ב -500 עד 1,500 מ \ ש ומתנגשות עם מולקולות אחרות, משנות כיוון ומהירות, ואז מתנגשות עם מולקולות אחרות. המרחק בין שתי ההתנגשויות נקרא מסלול חופשי ממוצע.
  נתיב חינם ממוצע - -   למבה [מ], לחץ p [אבא], טמפרטורה T [K] וקוטר מולקולרי D [m]
למבדה = 3.11 x 10 עד 24 T / pD2 (1-5)

לפיכך, הנתיב החופשי הממוצע של מולקולת גז הוא ביחס הפוך ללחץ, ביחס ישר לטמפרטורה, ויחס הפוך ביחס לריבוע הקוטר המולקולרי.
הנתונים בפועל של לחץ מולקולרי מתכוון נתיב חופשי לאוויר עם טמפרטורה של 25 ℃ להראות כי 1Pa הוא 7mm, 10-1 אבא הוא 7 ס"מ, 10-2pa הוא 70 ס"מ, 10-3 אבא הוא 7m, ו 10-4 אבא 70m. זכור מספרים אלה כדי להפוך את הוואקום מרגיש יותר אינטואיטיבי.

2. תדירות האירוע של מולקולות גז

מספר מולקולות הגז נתקל לתוך משטח מוצק ליחידת זמן אזור נקרא תדירות האירוע. היחס בין תדירות המקרה לבין לחץ p [Pa], המסה המולקולרית היחסית של גז מר טמפרטורה [K] מתבטאת
R = 2.6 × 10-24 p / (MrT) 1/2 [m2 · s] (1-6)

מספר מולקולות הגז נתקל לתוך משטח מוצק ליחידת זמן אזור נקרא תדירות האירוע. היחס בין תדירות המקרה לבין לחץ p [Pa], המסה המולקולרית היחסית של גז מר טמפרטורה [K] מתבטאת
R = 2.6 × 10-24 p / (MrT) 1/2 [m2 · s] (1-6)

אם הנתיב החופשי הממוצע של מולקולות הגז הוא זהה או גדול מהגודל של המכולה, יש יותר התנגשויות בין מולקולות הגז לקיר מאשר בין מולקולות הגז. מצב זה נקרא זרימה מולקולארית (איור 1.3 (א)). אם הנתיב החופשי הממוצע קצר, מספר ההתנגשויות בין מולקולות הגז גבוה יותר מזה שבין מולקולות הגז לבין קיר המכולה. מצב זה נקרא זרימה צמיגה (איור 1.3 (ב)). כאשר המולקולות של הגז הצמיג גורשות מהצינור, מהירות הציר המרכזי היא מקסימלית, והמהירות ליד הקיר יורדת בהדרגה.

עבור זרימה מולקולרית או זרימה צמיגה, סוגים שונים של משאבות ואקום נבחרים להשיג ואקום, אשר יתואר בפירוט בסעיף משאבת ואקום.

תאנה. 1.3 תרשים סכמטי של זרימה מולקולרית וזרימה צמיגה

3. מוליך חום ואקום

מוליך חום מתרחשת כאשר יש הבדל טמפרטורה בין שני מיקומים בחלל. במקרה של זרימה צמיגה, צפיפות המולקולרית של העברת החום ואת הנתיב החופשי הממוצע של מולקולות גם לשנות כאשר הלחץ משתנה. בגלל נתיב חופשי ממוצע וצפיפות מולקולרית יש השפעות הפוכה על הולכה חום, תרומת הגז להולכה חום זניח עבור זרימת צמיג.
במקרה של זרימה מולקולארית, אם הנתיב החופשי הממוצע של מולקולות הגז ארוך יותר מהריווח בין שני חלקי הוואקום, מולקולות הגז המקבלות אנרגיית חום יעברו ישירות דרך הוואקום אל הצד השני. לכן כמות החום המועברת דרך המולקולות של הגז קשורה לצפיפות המולקולרית של הגז. הצפיפות המולקולרית של הגז פרופורציונלי ללחץ, ולכן החום המועבר על ידי המולקולות פרופורציונלי ללחץ. עם זאת, הצפיפות המולקולרית בזרימה המולקולרית נמוכה מאוד, והעברת החום בפועל זניחה.
עבור סביבת ואקום, מוליך חום של זרימה מולקולארית המדינה היא בעיקר קרינה. כדי לשפר את איכות הסרט הדק הגדל במיכל ואקום, המצע הוא מחומם בדרך כלל, אשר מושגת בעיקר על ידי קרינה תרמית.

IKS PVD, מכונת ציפוי ואקום, פנה: iks.pvd@foxmail.com