Понятие о степенях вакуума
Понятие о степенях вакуума
Многие физические процессы в вакууме сильно зависят от соотношения между числом взаимных столкновений молекул и числом столкновений молекул со стенками вакуумной системы.
Частота столкновений между молекулами К.ы обратно пропорциональна средней длине свободного пути: Км=Уар/Т. Из общего числа соударений молекул со стенками камеры nv^F/^, приходящихся на nV молекул, легко рассчитать среднее число соударений со стенкой Кс, приходящихся в единицу времени на одну молекулу: Л’с=царЕ/(4У) =иар/^Эф, где F — площадь поверхности стенок, соприкасающихся с разреженным газом; V — объем камеры; с?Эф=4У/Р — эффективный размер вакуумной камеры.
Для молекул газа внутри сферического сосуда диаметром D 2
эффективный размер камеры d^ —— Д,для трубы бесконечной 3
длины с диаметром D получим d3^—D, а для двух бесконечных параллельных поверхностей, расположенных на расстоянии D друг от друга, — с?эф = 2D.
Отношение Кс/К.ы называется критерием Кнудсена:
В зависимости от значения этого критерия различают вакуум низкий, средний и высокий.
Низкий вакуум — это состояние газа, при котором взаимные столкновения между молекулами преобладают над столкновениями молекул газа со стенками вакуумной камеры. Такое состояние газа соответствует условию Кп<^1. При этом длина свободного пути молекул газа значительно меньше размеров вакуумной камеры. Из условия изменения режима течения газа принимают.
При напылении в низком вакууме столкновения молекул газа с молекулами распыляемого вещества не дают возможность получить на стенках камеры изображение экрана, поставленного на пути молекулярного пучка.
Средний вакуум — это состояние газа, когда частоты соударений молекул друг с другом и со стенками вакуумной камеры одинаковы, при этом L^d3t>, а Кп«1.
Высокий вакуум — это состояние газа, при котором столкновения молекул газа со стенками вакуумной камеры преобладают над взаимными столкновениями молекул газа. При этом Кп>1. В этом случае изображение экрана, поставленного на пути молекулярного пучка, получается отчетливым. Из условия изменения режима течения газа принимают Кп^1,5. Тогда условие существования среднего вакуума можно записать в виде 5-10-3<К< 1,5.