如何獲得科學的超高真空

提起真空，相比大家都不陌生。簡單到日常的吸盤掛鉤，復雜到大型科學設備；小到拔火罐，大到廣袤的宇宙空間，都離不開真空的身影。今天我們就來給大家講一講，如何科學地獲取真空。在定義上，我們把低于一個標準大氣壓（10⁵ Pa）的氣體狀態都稱之為真空。憑借我們自己的力量，是否可以獲得真空呢？

日常獲取真空
這里有一個簡單的辦法。我們可以拿一個玻璃杯，杯口潤濕。然后把杯子扣在嘴上，使勁的吸氣，大家會發現杯子可以吸在嘴上。此時杯子內部就達到了一個粗糙的真空環境。這個真空度有多大呢？其實并不大。
我們吸氣靠的是肺部擴張，當我們盡力吸氣的時候，肺部Z多可以提供4kPa的壓差，也就是大氣壓的4%。所以我們使勁的吸氣，也Z多才能達到大氣壓96%的真空度。
不過這個實驗建議大家不要長時間做，我就是試久了，之后嘴變成了這樣。

生活中也有很多途徑可以獲得真空，比如拔火罐，就是利用罐中的真空，造成局部的淤血。同樣的還有真空收納袋，馬桶抽，真空掛鉤等等。但這些手段只能獲得十分粗糙的真空，這對于科學研究是遠遠不夠的。
在很多科學實驗中，空氣分子都是一個小“討厭鬼”。無處不在，無孔不入，在各種地方干擾實驗的結果。因此高真空往往是很多科學設備的前提條件。

科學獲取真空
那在科學研究中，如何科學的獲得真空呢？
在科學設備中，我們一般通過真空泵來獲取高真空。Z簡單的真空泵就是機械泵，原理上和小氣筒抽氣是一樣的。只不過是通過轉子旋轉，將空氣從吸氣口吸入，然后從出氣口排出。機械泵能夠達到的真空度大概是1Pa，也就是大氣壓的十萬分之一。

當然了，這樣的真空度還遠遠達不到很多物理實驗的要求。這時就要請出另一位“泵”屆大佬，分子泵。分子泵利用靠高速旋轉的動葉片和靜止的定葉片相互配合，給空氣分子一個額外的定向速度，從腔體中抽出。常見的實驗用分子泵滿轉速可以達到1500Hz，也就是一秒鐘轉1500圈。要知道，航空發動機的轉速都不會高于500Hz，由此可見分子泵的抽氣能力是很強的。

所以，利用分子泵可以達到10^-6Pa左右的真空度，即一個大氣壓的一千億分之一。

不過分子泵的高轉速使得它十分“脆弱”。一?；覊m甚至氣體本身都會對運轉中的風扇造成巨大的傷害。所以分子泵只可以用來抽已經具有一定真空度的腔體，并且其出氣端也要保證有較好的真空度防止氣體倒灌傷害葉片。我們采取的辦法是給分子泵接入一個前級泵，一般都是用機械泵。只有先用機械泵將腔體中的真空度抽至10Pa以下的時候，分子泵才可以啟動。并且只要分子泵在啟動狀態，前級機械泵就要一致維持運轉。啟動和關閉都要嚴格遵循程序，否則就可能造成“機毀泵亡”哦。    

                                                                                                                                                                                                                                                轉載自中科院物理所