真空技术的发展与展望

众所周知，20世纪，真空工业的发展极为显著，引起各界的关注。真空科学与技术在科学研究中只是一门实验技术，而在现代工业生产中却成了一门基本技术而得到广泛应用。

真空工业的如此发展，是否归究于技术方面的重大发明或发现呢?根本不是。全世界真空工业发展的原因只是由于其他工业技术领域对真空的需求增加了。如日本国的真空设备厂家的销售额中，仅电子工业就占40％左右，正说明这一领域对真空技术的需求增加了。

进入21世纪，真空工业又将如何发展，赖以发展的需求又是什么?在科学与技术不断的发展的今天，真空技术又会起到什么新的作用?又能取得什么新成就?这许多未知的问题，令人关注，值得思考。

过去我们谈真空技术的发展动向，通常去查找学术论文和专利资料，以了解真空状态下的物理现象的应用，真空获得和测量仪器的进展等情况。而现在我们应改变以往的做法，要抓住真空的需求关系，从这个侧面来展望真空技术的发展动向。也就是，应从某些重要的真空应用领域中探讨与真空技术的关系，来展望21世纪真空技术本身的发展动向。

一、需要不断扩大真空的应用领域

在21世纪，真空的需求是增长还是减少?今后的发展趋势又将如何?这主要取决于真空应用的领域是否增加，需求是否增长。

在20～30年前，真空书籍中就指出：真空技术的应用，一是靠压力差，二是通过空间的电子或分子排除干扰，三是降低粒子撞击表面的次数。用于各自的需求不同，所需的真空度当然也就不同了。所谓排除空间障碍物，即粒子的平均自由程要比装置的特征尺寸长。真空蒸发、电子管和加速器就是利用了真空的这一特点。除大功率的电子管外，其他大部分做成固体元件，这样就不再需要真空了。暖水瓶是真空技术在人们日常生活中的重要应用，如果以后能生产出优良的绝热材料，且很便宜，那么真空在暖水瓶的生产过程中将会失去作用。从降低表面粒子入射频率的必要性看，超高真空技术定会得到发展，它可使表面长时间地维持其清洁。目前，真空技术的应用的特点是：利用真空环境来研制一些新材料和新工艺。使真空应用领域得到进一步扩大，例如超微粉和纳米颗粒的制作以及固体元件的工艺开发。另一个应用领域是为了减少化学反应过程和核聚变反应中的不纯物，有时也要利用真空。真空室的器壁本身与反应过程有着极其密切地关系。

人们对真空的需求将会扩大。如日本三井物产公司把铅掺入铝中，然后用高温使铝蒸发，利用这种方法炼铝就会扩大对真空泵的需求。因此，对于真空设备厂来说将会有一个很大的真空泵的销售市场。过去炼铝采用电解法，现正在研究熔炉还原法。在熔炉内还原时，由于耐火材料与铝的混合，使分离非常困难。如果把熔炉中出现的含有铝的不纯物溶解于铅溶液中就可以对含铝的铅和不纯物进行分离。利用真空可以分离由此形成的铝铅混合物。由此可见，新工艺的出现，就会直接影响到真空行业，对真空的需求也会随之急剧增加。前几年我国真空炼镁工艺的出现，曾一度使真空设备厂产的滑阀泵和罗茨泵供不应求。造成畸形发展。但这也说明一个问题，即新工艺、新材料等出现，势必要带动真空产业等发展。

在2l世纪，表面处理在内的表面技术成为相当大的一个真空应用领域。因为人们对材料可靠性的要求，尤其对表面技术的应用定会有所增长。现在人们都喜欢用防锈、防氧化的材料。铝合金虽己生产出来了，但就原有工艺稍加改进，就会在性能上大有改观，如用氧化膜将材料与大气隔开，就能满足用户上述的要求。这种情况，只要提示一下与真空厂家合作就能开拓一个相当可观的市场。又如过去作超纯铝箔的方法很费事，又要把真空设备应用到这个项目的生产过程中去，就一定会产生更好地超纯铝箔来。如果真空厂家能积极地参与到这一应用领域中去，人们对真空的需求自然会大大加强。

今后电子技术领域对真空的需求也会继续有所增长。由于真空是个很纯净的空间，而电子元件的生产工艺也需要纯净，因此真空是制作电子元件的理想环境。如分子束外延，半导体产品多是在真空状态中进行的。

搞分子束外延似乎都在以超大规模集成电路为目标。要想达到这一目标就要求有非常微细的结构。在这种情况下，最大的障碍就是灰尘。如果一系列的操作都能在真空中进行，从底片进入真空室到最终处理完成也在真空中进行是最理想的。如何去掉灰尘，首先是避免人与元件的直接接触。但真空设备不一定都是干净的。一般认为放气、排气或者切换开关时就会扬起灰尘，所以还是存在一定的问题。有时也需要给装置搞一个清洁的表面，清洁的表面是极其容易受污染对，当必须使表面维持清洁状态的时候，有一个受到控制的气体环境往往比处于超高真空状态更为理想。为了充入某种气体以保证清洁度，就要在充分处理本底之后，再充入干净的气体。例如在溅射成膜时的真空度并不高。然而充入气体之前的本底压力则对膜的质量有很大的影响，所以溅射装置必须给创造一个良好的本底真空度。

有时由于充入其它气体，而使得真空度略有下降，但就在这种真空度稍有改变的情况下，也可以进行同样的操作。真空技术不仅仅建立狭义上的真空，而且制作高纯气体，再受控制的环境下维持所需表面，这也是真空技术的应用。如果这样考虑，真空技术的应用也就更广泛了。

真空设备似乎可以作为工具使用。人们随着对高级产品的需求，也迫切需要真空技术更加简便，并可应用于高新技术领域。因此，在21世纪真空技术将会继续得到发展。