真空系統設計中所依據的基本規律

依據真空根本方程，可從數學(xué)上得到兩個(gè)極端的結果，即當流導U十分大時(shí)，真空室的有效抽速S0能夠近似等于泵的抽速S；當泵的抽速S十分大時(shí)，或者流導U 十分小時(shí)，真空室的有效抽速S0近似等于流導U。上述結果從物理上可能更易了解，從真空室抽氣口抽除的氣體必需經(jīng)過(guò)流導U（即管道、閥門(mén)等）才干被真空泵 抽除，只不過(guò)被抽除的氣體從真空室抽氣口向泵口運動(dòng)過(guò)程是從高壓向低壓的活動(dòng)，而從泵口被抽除是從低壓向高壓的基于某種抽氣原理的強迫活動(dòng)。如流導U十分 大，即經(jīng)過(guò)它的氣體量不受限制，那么泵的抽氣才能就決議于本身的抽速大小，這與泵口直接與真空室相銜接是一樣的。但假如泵的抽速十分大，這也就是相關(guān)于泵 的抽速流導U十分小，此時(shí)泵的實(shí)踐抽氣才能并不決議于它的抽速大小而決議于氣體經(jīng)過(guò)流導U的才能，流導的數值恰為泵的有效抽速S0。

真空泵是為了抽除真空容器內的氣體，但往往泵的抽氣口不能直接與被抽容器相連接，由于工藝上的需要或是降低有油蒸汽污染的真空機組的污染程度，必須通過(guò)冷 阱、閥門(mén)、管道才能與被抽氣容器連接，由于每種真空部件都有確定的流導，所以可以說(shuō)泵必須通過(guò)一定的流導才能與被抽容器連接，如圖所示，圖中泵與真空室之 間的連接管道可以包括冷阱和閥門(mén)等。假定泵與真空室之間的流導為U，則泵必須通過(guò)流導U才能對真空室抽氣，其抽氣能力要受到限制，此時(shí)對容器的抽氣作用真 正有意義的應是真空室抽氣口處的有效抽速S0。如泵的標稱(chēng)抽速為S，那么根據氣體作穩定流動(dòng)時(shí)流量守恒的定律可以導出S0，S和U之間滿(mǎn)足的關(guān)系

上式稱(chēng)之為真空基本方程，它是真空系統設計中所依據的基本規律。

為了盡量發(fā)揮泵的抽氣才能，最大限度的加大流導U是最有效的辦法，但常常難于完成。而一味增大泵的抽速更不實(shí)在際。所以采用晝量大的流導和選用晝量大的抽 速的泵就十分值得權衡。從真空根本方程能夠曉得，有效抽速S0隨S或U都是單調遞增的函數。真空根本方程描繪的內容并不深奧，但也沒(méi)有粗淺到能夠作為每個(gè) 人的常識，所以在不少的應用范疇，用戶(hù)常常疏忽流導對泵抽速的限制，而形成真空技術(shù)應用的效果大受影響。

  對于一個(gè)沒(méi)有漏氣，也沒(méi)有放氣的真空系統如真空室體積為V，真空室有效抽速為S0，則隨著(zhù)抽氣的過(guò)程，真空室內壓力隨時(shí)間遵從如下的變化規律

其中P0為t=0時(shí)的壓力，即起始壓力，t=V/S0稱(chēng)為時(shí)間常數。

以上規律揭示，每經(jīng)過(guò)約的時(shí)間，真空室內壓力降低一個(gè)數量級，顯然t越小，壓力下降越快，當V一定時(shí)，有效抽速S0越大，才能越小。

任何真空系統都希望盡量縮短抽氣的時(shí)間，這關(guān)系到進(jìn)步效率和降低能耗，但并不是一切的真空應用都具有縮短抽氣時(shí)間的條件。能夠把不同的真空應用分為兩大 類(lèi)：一類(lèi)是不改慮系統內的放氣量，而只要真空度的請求；另一類(lèi)是請求真空室內充沛的放氣，即放氣率要降到某一臨界值。這兩類(lèi)不同的應用對泵配置的請求是不 一樣的。關(guān)于前一類(lèi)應用，如真空度請求在0.5pa以上，只需時(shí)間常數足夠的小，便可晝量縮短抽氣的時(shí)間。但如真空度請求在0.5Pa以下，就必需改慮放 氣對壓力變化的影響。放氣量隨時(shí)間的變化遲緩。特別是在無(wú)烘烤的狀況下。要在預定較短的時(shí)間內到達較高的真空度，就必需以較大的抽速抽除較大的放氣量。也 就是說(shuō)如放氣量為Q，泵的有效抽速為S0，則可到達均衡壓力P=Q/S0。如均衡壓力肯定，則到達的時(shí)間越短，請求泵的有效抽速就越大。蒸發(fā)鍍膜就是典型 的這類(lèi)的應用，由于蒸鍍的速度快，時(shí)間短，所以不思索放氣量的影響（即活性氣體的影響）。但蒸發(fā)粒子的能量低，請求絕大局部粒子無(wú)碰撞地堆積到工件上，以 保證分離力及減少散射，這就請求真空室內的均勻自在程不小于蒸發(fā)源到工件的間隔，與此相應的壓力約在1×10-2Pa，這便是蒸發(fā)鍍膜對真空度的請求。