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超高真空技术的应用

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-11-08 0:44:47 * 浏览: 0
使用极高的真空技术,可以获得低于10 ^ -I0Pa的压力。在这种环境下,气体分子非常薄,分子密度小于104 / Cm3,分子平均自由程大于108m,气体分子的碰撞数减少至108./Cm2middot.s。由于其极低的压力和极清洁的性质,极高的真空环境被用于许多科学和技术领域。然而,极高的真空度不仅难以获得和测量,而且制造成本和运行成本非常昂贵,这使得该技术的应用非常有限,并且目前仅用于高科技切割机中。边缘技术领域。 1个高能粒子加速器。高能粒子加速器通常使用分段同步加速的方法。为了将粒子加速到非常高的能量,粒子必须在真空管中连续加速。粒子在真空管中移动的时间越长,加速粒子所获得的能量就越高。在正负质子中,正负电子碰撞促进剂,正负质子和不同电荷的电子在加速束导管中沿相反方向循环。为了增加正负粒子之间反应的可能性,粒子束需要长时间积累以达到碰撞所需的射束强度。当粒子在加速光束导管中长时间或长距离加速时,如果光束强度与加速光束中的粒子和空间中的残留气体分子发生碰撞,则光束强度会降低。通常,正负电子对撞机的压力为10 ^ -8-10 ^ -9Pa,正负质子对撞机的压力为10 ^ -10Pa或更小。北京高能物理研究所和兰州现代物理研究所的正负电子撞击加速器的重离子加速器(冷却环)的束真空为10 ^ -9Pa。欧盟核研究中心(CDRN)定义的正质子和负质子定义了一种储能环加速器,其真空度优于10 ^ -lOPa。 2分子束外延技术用于生长极纯的半导体单一材料。半导体晶体材料的光电特性对外来杂质分子极为敏感。在单晶生长过程中,除了材料本身所需的高纯度外,在制造过程中不会引入环境杂质分子,因此,在极高真空环境中的晶体生长。分子束外延装置中晶体生长室的压力为10 ^ -9Pa。当然,压力较低,z *较好。这样的低压条件很难在地面上实现。科学家们还提出了利用空间清洁环境来种植极其纯净的物质的想法。使用近地轨道分子筛技术,可以实现10 ^ -llPa的极高真空环境。提出的变翼轨道分子筛设计可以在近地轨道上获得10 ^ -12Pa的轨道分子筛空间实验室。美国科学家利用航天飞机在空间砷化镓晶体上进行了五次外延生长实验,这是轨道分子筛技术的应用,取得了令人满意的结果。 3在航空航天技术领域,超高真空技术的应用也已经开始。远离地球的遥远空间处于很高的真空中。环境继续与航天器相互作用,产生在地面环境中不会发生的影响和问题。航天器出现故障,降低了航天器的可靠性。在极高的真空度下,气体分子撞击壁的数量非常少。航天器表面的气体不断释放,表面越来越干净。它几乎是超干净的表面,没有吸附的气体分子。两个超净表面彼此接触。加压后,在不加热的情况下会发生粘合和软焊,称为“冷焊”。对于运动部件,摩擦系数变大,甚至粘连和焊接。为了消除这种机械故障,人们需要事先在地面上进行模拟测试并采取预防措施。但是,极高的真空度仅为10 ^ -9Pa。尚不可能现实地模拟宇宙的深空环境。随着超高真空技术的发展,超高真空技术的应用领域将继续扩大。