真空的定義及單位

真空的定義及單位
當(dāng)一個(gè)容器內(nèi)空間的壓力小於一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力(atm)時(shí)即被定義為真空(Vacuum)。因?yàn)檎婵蘸蛪毫τ嘘P(guān)，因此真空度即代表真空系統(tǒng)中壓力的程度。意即較低的真空度表示較高的壓力，較高的真空度表示較低的壓力。另可用單位體積內(nèi)氣體分子密度來表示真空度；一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的氣體分子密度為 2.5× molecules/cm3，真空度越高，則單位體積內(nèi)的氣體分子密度越低。目前表示真空度的壓力單位以托耳( Torr ) 以及國(guó)際壓力單位，帕Pascal (Pa) *為常見，其定義為： 1atm=760mmHg=760Torr

標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 :1pa=1N/m²

	atm	kgf/cm2	lbf/in2	inHg	Torr	mbar	mmAq	Pa
1 atm	1	1.033	14.7	29.92	760	1013	1.033．104	1.013．105
1 kgf/cm2	0.968	1	14.22	28.96	735.709	980.7	1．104	9.807．104
1 lbf/in2(psi)	6.805．10-2	7.03．10-2	1	2.036	51.725	68.95	703	6895
1 inHg	3.342．10-2	3.45．10-2	0.491	1	25.4	33.86	345	3386
1 Torr(mmHg)	1.316．10-3	1.359．10-3	1.93．10-2	3.937．10-2	1	1.333	13.592	133.3
1 mbar	9.869．10-4	1.02．10-3	1.45．10-2	2.953．10-2	0.75	1	10.197	100
1 mmAq	9.677．10-5	1．10-4	1.42．10-3	2.896．10-3	7.357．10-2	9.81．10-2	1	9.807
1 Pa	9.87．10-6	1.02．10-5	1.45．10-4	2.953．10-4	7.501．10-3	1．10-2	0.102	1

真空泵浦的選用
真空泵*重要的性能規(guī)格為終極壓力( Ultimate Pressure) 以及排氣速度( Pumping Speed) 。終極壓力指真空泵可抽到的*低壓力或稱*高真空( Max. Vacuum)； 排氣速度則是指單位時(shí)間內(nèi)泵浦進(jìn)氣口的容積流量大小，通常以 或L/ min表示，而排氣速度之大小會(huì)影響真空系統(tǒng)到達(dá)指定真空度所需要的時(shí)間。

真空泵浦依真空度來區(qū)分可分為低真空泵浦(1000~1 mba)、中真空泵浦((1— mba)、高真空泵浦( ~ mba)以及超高真空泵浦(< mba)。由於氣體在低真空時(shí)屬黏滯流(Viscous Flow)，氣體的物理行為可視為連續(xù)(Continuum) ，真空泵浦可利用機(jī)械容積變化進(jìn)行吸氣、壓縮及排氣的方式抽氣；當(dāng)氣體於中真空環(huán)境時(shí)，氣體行為變?yōu)檫^渡流(Transition Flow)形態(tài)，其特性較為複雜，目前中真空之下工作壓力以魯式真空泵、油迴轉(zhuǎn)真空泵以及螺旋式真空泵的抽氣效率較佳；而氣體於高真空及超高真空時(shí)屬分子流(Molecular Flow)或自由分子流(Free Molecular Flow)形態(tài)，氣體分子密度甚低，分子可運(yùn)動(dòng)較長(zhǎng)距離不會(huì)發(fā)生碰撞，因此氣體之型態(tài)不被視為連續(xù)，此時(shí)真空泵浦必須考慮氣體分子運(yùn)動(dòng)及其路徑設(shè)計(jì)抽氣方式。

真空泵浦依排氣方式可分為排氣式及儲(chǔ)氣式泵浦。其中排氣式泵浦因操作原理不同又可區(qū)分為正排氣型泵浦(Positive Displacement Pump) 以及氣體分子動(dòng)力式真空泵浦(Kinetic Pump)。由於不同的氣體在不同的壓力下會(huì)表現(xiàn)不同的物理特性，因此真空泵浦在不同壓力下必須採(cǎi)用不同的排氣方法以獲得*佳的工作效率。所以，沒有任何一種真空泵浦的機(jī)械結(jié)構(gòu)可勝任從大氣壓力到高真空的操作範(fàn)圍。我們?cè)谶x用真空泵浦時(shí)必須依真空系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工作壓力範(fàn)圍、用途來做*適當(dāng)?shù)倪x擇。

正排氣型真空泵浦由於發(fā)展*早，因此在產(chǎn)業(yè)上應(yīng)用*廣泛，應(yīng)用技術(shù)也*成熟。在性能上，正排氣型的真空泵浦，其終極壓力及排氣速度可依據(jù)國(guó)際規(guī)範(fàn)ISO1607 標(biāo)準(zhǔn)來作測(cè)定。本公司的真空泵浦屬於正排氣型泵浦，以下對(duì)正排氣型真空泵浦作一簡(jiǎn)單介紹：

正排氣型泵浦
正排氣型泵浦屬於中低真空度的泵浦，其抽氣工作壓力範(fàn)圍可從一大氣壓到 Torr，有些機(jī)型甚至可到 Torr。正排氣型泵浦抽氣速率依泵浦大小及構(gòu)造從每分鐘數(shù)十公升到2、3萬公升不等，是中低真空系統(tǒng)中的主要泵浦。另外，正排氣型泵浦在高真空及超高真空系統(tǒng)中經(jīng)常扮演真空粗抽(Roughing)及前級(jí)泵浦(Backing Pump)的角色。正排氣型泵浦依泵浦腔室是否有液體潤(rùn)滑和密封之分別，又可分為油(液)封式真空泵浦以及乾式泵浦兩大類：

油(液)封式真空泵浦」
油(液)封式真空泵依作動(dòng)方式不同又可分為旋轉(zhuǎn)式泵浦(Rotary Pump)及往復(fù)式泵浦(Reciprocating Pump)兩種。旋轉(zhuǎn)式泵浦係藉泵浦機(jī)殼內(nèi)轉(zhuǎn)子(Rotor) 和靜子(Stator)連續(xù)接觸進(jìn)行進(jìn)氣、壓縮及排氣行程。常見的泵浦有液(水)封式真空泵( Liquid-ring Vacuum Pump)、油迴轉(zhuǎn)葉片型真空泵( Oil-sealed Rotary-vane Vacuum Pump)、油迴轉(zhuǎn)滑動(dòng)葉片型真空泵( Oil-sealed Sliding-vane Vacuum Pump)以及油迴轉(zhuǎn)柱塞型真空泵(Oil-sealed Rotary-plunger Vacuum Pump)等。往復(fù)式泵浦以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)桿之旋轉(zhuǎn)，經(jīng)由連桿(Coupler)帶動(dòng)活塞在汽缸中做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如本公司的VS、VSW型泵浦。（參考下圖1、圖2)除液封式真空泵以製程液體作為封液外，其他幾種真空泵浦都必須搭配真空油或潤(rùn)滑油來從事潤(rùn)滑、排熱、密封以及防蝕作用，因此油品的選用也關(guān)係到真空泵的性能表現(xiàn)。如本公司RV、SR、SRD (油迴轉(zhuǎn)葉片型真空泵( Oil-sealed Rotary-vane Vacuum Pump)、VS、VSW(往復(fù)式)、SW、SWV(液封式) ，（參考圖3、圖4、圖5、圖6 ）

「乾式真空泵浦」
乾式真空泵依機(jī)械結(jié)構(gòu)不同可分為魯式(Roots)、爪式(Claw)、螺旋式(Screw)、渦卷式(Scroll)以及薄膜式(Diaphragm)幾種。其中魯式泵浦在真空系統(tǒng)中廣泛用作助力泵浦(Booster Pump)，可適度提高真空系統(tǒng)的抽氣效率。近年來由於半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的興起，半導(dǎo)體製程中真空系統(tǒng)的潔淨(jìng)度受到很大的重視，相較於油(液)封式真空泵在製程中有可能因油水氣回流造成污染問題，乾式真空泵在泵浦進(jìn)氣、壓縮、排氣行程中並無液體潤(rùn)滑或密封，因此在維持真空系統(tǒng)潔淨(jìng)度上比油(液)封式真空泵的表現(xiàn)要好很多，而在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)等被廣泛應(yīng)用，其中螺旋式真空泵本身在維修便利性及耗能表現(xiàn)上的優(yōu)勢(shì)，近來已漸成為市場(chǎng)的主流。