極高真空技術(shù)是四十余年來發(fā)展起來的新技術(shù)。z*早是在冷陰極真空規(guī)校準(zhǔn)時(shí)，把真空室完全浸泡在液態(tài)氦中，達(dá)到10 -12Pa的真空度。隨后在1963年建立了一個(gè)高914mm(3英尺)、直徑152mm(l/2莢尺)的空間模擬容器。它裝有太陽模擬系統(tǒng)，用300W的氦致冷機(jī)，使用的是循環(huán)流動(dòng)的氦，把模擬空間冷到20K，達(dá)到5x10-11Pa的真空度。以后，美國(guó)國(guó)家研究公司建立了一臺(tái)10 -12Pa的極高真空系統(tǒng)，極高真空室的有效尺寸為直徑457mm(18英寸)、長(zhǎng)609mm(24英寸)，用液氦冷到4.2K，中間夾層壁用液氮冷卻。此種系統(tǒng)已有商品出售。1965年哥達(dá)德空間飛行中心利用在液氦板上粘分子篩的深冷吸附泵建造了一臺(tái)空間模擬室，有效尺寸為直徑508mm(20英寸)、高508mm(20英寸)，據(jù)估計(jì)能達(dá)到10 -12Pa的真空度。1966年哥倫比亞大學(xué)建立了一臺(tái)直徑254mm(10英寸)的有分子沉結(jié)構(gòu)的極高真空設(shè)備。該設(shè)備由于利用了分子沉設(shè)計(jì)，可以在10 -10 pa的真空度下進(jìn)行模擬試驗(yàn)。以上五臺(tái)極高真空系統(tǒng)，除第一臺(tái)是玻璃系統(tǒng)外，其余全是金屬系統(tǒng)，且都使用了4.2K或20K的低溫條件。這種低溫條件不是一般實(shí)驗(yàn)室能夠達(dá)到的。即使具備這樣的條件，系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用也是很大的。這也許是極高真空技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用受到限制的一個(gè)原因。為了解決這個(gè)矛盾，人們一直尋求新的更易行的獲得極高真空的方法。1968年國(guó)外用液氮冷凍鈦升華阱獲得了低于10-1IPa的壓力。從而把獲得極高真空所使用的溫度從4.2K或20K提高到了77.4K，這就為極高真空技術(shù)的推廣提供了有利條件。1970年后，蘇聯(lián)的科學(xué)工作者分別通過上述兩種主要途徑進(jìn)行了極高真空的獲得技術(shù)研究，并達(dá)到了10 -10 pa～10-11Pa的水平。1985年我國(guó)航天蘭州物理所用液氮冷凍鈦升華阱與分子沉技術(shù)在中400mm×500mm的真空室中獲得了4×10-1IPa的極高真空。
從應(yīng)用角度來看，用極砥溫冷凝泵獲得極高真空的設(shè)備已達(dá)到或接近于實(shí)用的水平。哥達(dá)德飛行中心用極高真空環(huán)境模擬設(shè)備進(jìn)行過一些星船零部件的模擬試驗(yàn)。用美國(guó)國(guó)家研究公司的極高真空系統(tǒng)在10- 8 pa下進(jìn)行了材料疲勞試驗(yàn)。盡管這些設(shè)備放入試驗(yàn)部件以后。
由于部件放氣，設(shè)備的真空度要變差幾個(gè)數(shù)量級(jí)，但還是能在較好的真空度環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)。用冷凍鈦升華阱獲得極高真空的方法目前僅在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，還未見實(shí)用方面的報(bào)導(dǎo)。法國(guó)報(bào)導(dǎo)了一臺(tái)用蒸鈦的方法能達(dá)到10-11Pa的鍍膜設(shè)備，但在鍍膜時(shí)，也只能工作在高真空狀態(tài)下。比較上述兩種獲得極高真空的方法，可以說各有千秋。極低溫(4.2K或20K)冷凝泵的方法穩(wěn)妥可靠，抽氣能力大，達(dá)到了實(shí)用階段，但設(shè)備復(fù)雜，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。冷凍鈦升華阱的方法，經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便，但抽氣能力受到限制，要實(shí)際應(yīng)用這種方法，尚需進(jìn)一步研究。在條件許可的情況下，繼續(xù)發(fā)展極低溫的方法，改進(jìn)和提高蒸鈦的方法，使之達(dá)到實(shí)用階段是極高真空獲得技術(shù)研究的兩個(gè)方向。改進(jìn)和提高的方面很多，如用深冷吸附的方法，即把吸附劑和低溫技術(shù)結(jié)合起來，提高抽氣面的粘著概率，造成一個(gè)接近分子沉的環(huán)境是一個(gè)重要的技術(shù)途徑。
從極高真空技術(shù)的發(fā)展歷史來看，除z*早用玻螭校準(zhǔn)系統(tǒng)外，以后的幾臺(tái)極高真空系統(tǒng)都是為了空間的環(huán)境模擬試驗(yàn)而建立起來的。因此可以說，極高真空獲得也是空間技術(shù)發(fā)展的需要。自從人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功以來，空間技術(shù)有了很大發(fā)展，人們從近地球軌道(幾百公里高度，真空度為10-4pa—l0- 5pa)到遠(yuǎn)地球軌道(例如地球同步軌道，大約距地球36000km高度，真空度為10 -10 Pa—10-11Pa)，甚至飛離地球到月球、金星、火星等。在遠(yuǎn)地球軌道，空間的殘存氣體分子非常稀薄(1012個(gè)/0113或更小)，就出現(xiàn)了一些和近地球軌道不同的物理現(xiàn)象，如冷焊等。為了避免這些新的物理現(xiàn)象而導(dǎo)致星船技術(shù)上的失敗，人們必須在地面進(jìn)行充分的深遠(yuǎn)空間的環(huán)境模擬試驗(yàn)，以便發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)而解決這些問題，保證星船安全可靠的工作。需要模擬的環(huán)境因素很多，而極高真空環(huán)境就是一個(gè)重要的環(huán)境因素。
