極高真空技術(shù)的應(yīng)用
運(yùn)用極高真空技術(shù)，可能獲得10^ -I0Pa以下的壓力，在此環(huán)境中，氣體分子非常稀薄，分子密度小于104個(gè)/Cm3
?、俑吣芰Ｗ蛹铀倨?。高能粒子加速器一般采用分段同步加速的方法。為了把粒子加速到很高能量，需要粒子在真空管道中不斷做加速運(yùn)動(dòng)，粒子在真空管道中運(yùn)動(dòng)的路程愈長，被加速粒子所得到的能量愈高。在正、負(fù)質(zhì)子，正、負(fù)電子對撞加速器中，不同電荷的正、負(fù)質(zhì)子及電子沿相反方向在加速束流管道中做循環(huán)運(yùn)動(dòng)。為了增加正、負(fù)粒子對撞的反應(yīng)概率，要求粒子束長時(shí)間的貯存積累，達(dá)到對撞時(shí)所需要的束流強(qiáng)度。粒子長時(shí)間或長路程的在加速束流管道中作被加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果和加速束流管道中的粒子和空間殘余的氣體分子發(fā)生碰撞，會(huì)減小束流強(qiáng)度。一般正、負(fù)電子對撞機(jī)要求壓力10^-8 -10^-9Pa，正、負(fù)質(zhì)子對撞機(jī)加速器要求壓力10^-10 Pa以下。我國北京高能物理所的正、負(fù)電子對撞加速器及蘭州近代物理所的重離子加速器（冷卻環(huán)）的束流管道的真空度到10^-9Pa。歐洲聯(lián)合核子研究中心(CDRN)建造的正、負(fù)質(zhì)子定義貯存環(huán)加速器真空度優(yōu)于10^-lOPa。
?、诜肿邮庋蛹夹g(shù)用來生長極純半導(dǎo)體單品材料。半導(dǎo)體晶體材料的光電性能對外來雜質(zhì)分子極為敏感。在單晶生長過程中，除材料本身要求純度高外，在制造過程中，不要引入環(huán)境的雜質(zhì)分子，因而要在極高真空環(huán)境下生長晶體。分子束外延設(shè)備中晶體生長室的壓力10^-9Pa。當(dāng)然壓力更低些z*好。這樣低的壓力條件在地面很難實(shí)現(xiàn)?？茖W(xué)家又提出了利用太空清潔環(huán)境生長極純材料的思想。利用近地球軌道分子屏技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)10^ -llPa的極高真空環(huán)境。我們提出的可變翼軌道分子屏的設(shè)計(jì)，可以在近地球軌道獲得10^-12Pa的軌道分子屏空間實(shí)驗(yàn)室。美國科學(xué)家利用航天飛機(jī)進(jìn)行了5次空間GaAs晶體外延生長實(shí)驗(yàn)，就是應(yīng)用軌道分子屏技術(shù)，取得了滿意的結(jié)果。
③在航天技術(shù)領(lǐng)域也開始應(yīng)用極高真空技術(shù)。遠(yuǎn)離地球的深遠(yuǎn)宇宙太空處于極高真空狀態(tài)。該環(huán)境不斷和航天器發(fā)生相互作用，產(chǎn)生一些地面環(huán)境不能發(fā)生的效應(yīng)和問題。使航天器出現(xiàn)故障，降低航天器的可靠性。在極高真空中氣體分子的碰壁數(shù)很小。航天器表面的氣體不斷放出，表面愈來愈清潔。幾乎成為沒有吸附氣體分子的超清潔表面。兩個(gè)超清潔表面接觸在一起，經(jīng)過加壓，在不加熱的情況下可以發(fā)生粘著，焊接現(xiàn)象，叫做“冷焊”。對于活動(dòng)部件來說，摩擦系數(shù)變大，甚至粘著、焊死。為消除此類機(jī)械故障，人們需要預(yù)先在地面進(jìn)行模擬試驗(yàn)，采取防范措施。但由于極高真空度僅為10^-9Pa．尚不能真實(shí)地模擬宇宙深空環(huán)境。隨著極高真空技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用極高真空技術(shù)的領(lǐng)域?qū)?huì)不斷地?cái)U(kuò)展。
?、俑吣芰Ｗ蛹铀倨?。高能粒子加速器一般采用分段同步加速的方法。為了把粒子加速到很高能量，需要粒子在真空管道中不斷做加速運(yùn)動(dòng)，粒子在真空管道中運(yùn)動(dòng)的路程愈長，被加速粒子所得到的能量愈高。在正、負(fù)質(zhì)子，正、負(fù)電子對撞加速器中，不同電荷的正、負(fù)質(zhì)子及電子沿相反方向在加速束流管道中做循環(huán)運(yùn)動(dòng)。為了增加正、負(fù)粒子對撞的反應(yīng)概率，要求粒子束長時(shí)間的貯存積累，達(dá)到對撞時(shí)所需要的束流強(qiáng)度。粒子長時(shí)間或長路程的在加速束流管道中作被加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果和加速束流管道中的粒子和空間殘余的氣體分子發(fā)生碰撞，會(huì)減小束流強(qiáng)度。一般正、負(fù)電子對撞機(jī)要求壓力10^-8 -10^-9Pa，正、負(fù)質(zhì)子對撞機(jī)加速器要求壓力10^-10 Pa以下。我國北京高能物理所的正、負(fù)電子對撞加速器及蘭州近代物理所的重離子加速器（冷卻環(huán)）的束流管道的真空度到10^-9Pa。歐洲聯(lián)合核子研究中心(CDRN)建造的正、負(fù)質(zhì)子定義貯存環(huán)加速器真空度優(yōu)于10^-lOPa。
?、诜肿邮庋蛹夹g(shù)用來生長極純半導(dǎo)體單品材料。半導(dǎo)體晶體材料的光電性能對外來雜質(zhì)分子極為敏感。在單晶生長過程中，除材料本身要求純度高外，在制造過程中，不要引入環(huán)境的雜質(zhì)分子，因而要在極高真空環(huán)境下生長晶體。分子束外延設(shè)備中晶體生長室的壓力10^-9Pa。當(dāng)然壓力更低些z*好。這樣低的壓力條件在地面很難實(shí)現(xiàn)?？茖W(xué)家又提出了利用太空清潔環(huán)境生長極純材料的思想。利用近地球軌道分子屏技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)10^ -llPa的極高真空環(huán)境。我們提出的可變翼軌道分子屏的設(shè)計(jì)，可以在近地球軌道獲得10^-12Pa的軌道分子屏空間實(shí)驗(yàn)室。美國科學(xué)家利用航天飛機(jī)進(jìn)行了5次空間GaAs晶體外延生長實(shí)驗(yàn)，就是應(yīng)用軌道分子屏技術(shù)，取得了滿意的結(jié)果。
③在航天技術(shù)領(lǐng)域也開始應(yīng)用極高真空技術(shù)。遠(yuǎn)離地球的深遠(yuǎn)宇宙太空處于極高真空狀態(tài)。該環(huán)境不斷和航天器發(fā)生相互作用，產(chǎn)生一些地面環(huán)境不能發(fā)生的效應(yīng)和問題。使航天器出現(xiàn)故障，降低航天器的可靠性。在極高真空中氣體分子的碰壁數(shù)很小。航天器表面的氣體不斷放出，表面愈來愈清潔。幾乎成為沒有吸附氣體分子的超清潔表面。兩個(gè)超清潔表面接觸在一起，經(jīng)過加壓，在不加熱的情況下可以發(fā)生粘著，焊接現(xiàn)象，叫做“冷焊”。對于活動(dòng)部件來說，摩擦系數(shù)變大，甚至粘著、焊死。為消除此類機(jī)械故障，人們需要預(yù)先在地面進(jìn)行模擬試驗(yàn)，采取防范措施。但由于極高真空度僅為10^-9Pa．尚不能真實(shí)地模擬宇宙深空環(huán)境。隨著極高真空技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用極高真空技術(shù)的領(lǐng)域?qū)?huì)不斷地?cái)U(kuò)展。
