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0510-88276101真空材料選用有講究
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氣體滲透率
氣體從密度大的一側向密度小的一側滲入、擴散、通過和溢出固體阻擋層的過程成為滲透。該情況的穩態流率稱為滲透率。滲透率與氣體和材料的種類有關。對于金屬，有些金屬（如不銹鋼、銅、鋁、鉬等）的氣體滲透系數很小，在大多數實際應用中可以忽略不計。但對某些金屬（如鐵、鎳等），氫氣對他們具有較高的滲透率。氫氣對鋼的滲透率隨含碳量的增加而增加，所以選擇低碳鋼做真空室材料為好；另外有些金屬對氣體的滲透具有選擇性，如氫氣就極容易滲透過鈀，氧氣易投過銀等?？梢岳眠@個性質對氣體進行提純和真空檢漏。氣體對玻璃、陶瓷等的滲透，一般是以分子態的形式進行的。滲透過程和氣體分子的直徑及材料內部微孔大小有關。含純二氧化硅的石英玻璃的微孔孔徑約為0.4nm，其他玻璃因堿金屬離子（鉀、鈉、鋇等）填充于微孔之中，使其有效孔徑變小，所以各種氣體對石英玻璃的滲透性大，而對其他玻璃的滲透性就小。由于氦分子的直徑在各種分子中*小，所以氦對石英玻璃的滲透在氣體-固體配偶中的。氣體對有機材料（如橡膠、塑料）的滲透過程一般是以分子態進行的。由于有機材料的微孔比較大，因此氣體對有機材料的滲透能力比玻璃、金屬要大得多。
材料的放氣性能
任何固體材料在制造過程中，及在大氣環境下存放都能溶解、吸附一些氣體。當材料置于真空中時，原有的動態平衡被破壞，材料就會因解溶、解吸而放氣。常用的放氣速率單位為Pa＊L/(s＊cm2).放氣速率通常與材料中的氣體含量和溫度成正，出氣總量的單位：考慮體積含量為主時可用Pa＊L/cm2
（1）常溫放氣。大多數有機材料放氣的主要成分是水汽，其特點是放棄速率較高，隨時間的衰減較慢，因此這類材料一般不宜用作真空容器的內部零件。金屬、玻璃、陶瓷的放氣速率較低，隨時間的衰減也較快。玻璃和陶瓷的常溫放氣主要來自表層，主要放氣成分為水汽，其次為CO和CO2。玻璃經烘烤加熱后，其表面氧化膜中的水汽可以基本除凈，使其常溫放氣率**降低。表面吸附的氣體除掉后的放氣過程由體內擴散決定。一般，體內放氣的成分有H2、N2、CnHn、CO、CO2、O2，以H2居多。
（2）高溫放氣。某些結構材料如電極、靶材、蒸發源、加熱裝置等器材，在真空系統的工藝過程中常處于高溫狀態。一般認為，材料的高溫放氣主要由體內的擴散過程所決定，表面脫附的氣體量僅占放氣總量的一小部分。玻璃、陶瓷。云母的高溫放氣，除了擴散過程加快外，與常溫放氣沒有本質區別。而金屬的高溫體擴散出氣則不同，由于在金屬內部溶解的氣體呈原子態，所以，在真空中發出的分子態氣體往往是經過表面反應才形成的。一般，金屬放氣的種類是H2、CO、CO2和N2、O2，以前四種居多。其中H2、N2先以原子態擴散逸出，再在表面上結合成分子態。CO、CO2是由擴散到表面的C與表面上的金屬氧化物或氣相中的O2、H2O反應生成的。也有一些金屬（如Ni、Fe）主要受氧在體內擴散的控制，因此，對金屬進行脫碳處理可降低CO、CO2的出氣。H2O有的直接來自表面氧化層，有的則由體內擴散的氫與氧化物反應合成。
玻璃、金屬的表面層也是高溫放氣的重要來源。為此采用各種表面處理工藝，如化學清洗。有機蒸汽去脂、拋光、腐蝕、大氣烘烤氧化等，都能降低材料的放氣。另外，材料的放氣速率不僅和所經歷的放氣時間有關，而且和材料的表面預處理方法、表面狀況有很大關系。例如：對子清潔的表面來說，表面的光潔度越高，吸附的水汽就越少；例如，當用有機溶劑對表面清洗去脂時，表面的單分子層污染是無法除掉的，只能靠在真空下烘烤來除掉。例如，溫度在200℃以上的真空環境下的烘烤可有效地除掉水汽，但要有效除掉氫，則必須在400℃以上的溫度下進行真空烘烤。對真空系統設計來說，僅有材料的放氣速率的數據是不夠的，因為有許多真空閥的抽氣能力是有選擇性的，所以如果能進一步知道材料放氣中的各種氣體成分的比例，就能有針對性地選配合適的真空泵，得到更合理的設計
材料的蒸汽壓和蒸發（升華）速率
在一定的溫度下，在封閉的真空空間中，由于液體（或固體）氣化的結果，使空間的蒸汽密度逐漸增加，當達到一定的蒸汽壓力之后，單位時間內脫離液體（或固體）表面的分子數與從空間返回液體（或固體）表面的在凝結分子數相等，即蒸發（或升華）速率與凝結速率動態平衡，這時可認為氣化停止，此時的蒸汽壓力稱為該溫度下，該液態（或固體）的飽和蒸氣壓。
蒸汽壓Pv和蒸發（升華）速率W之間有以下關系：
在真空技術中，材料的蒸汽壓力和蒸發（升華）速率都是需要重視的參數。如：真空油脂、真空規管的熱燈絲的飽和蒸汽壓均能成為影響極限真空度的起源；真空鍍膜用材和吸氣劑的升華速率是設計真空鍍膜設備及吸氣劑泵時需要考慮的參量；低溫液化氣體的飽和蒸汽壓力則是與低溫冷凝泵極限壓力有關的參量。顯然，不能采用在真空系統的工作溫度范圍內蒸汽壓力很高的材料。在工作溫度范圍內，所有面對真空的材料的飽和蒸汽壓力應該足夠低，不應因為其本身的蒸汽壓或放氣特性而使真空系統達不到所要求的工作真空度。盡管室溫下某些材料的蒸汽壓很低，甚至有時覺察不出來，但隨著溫度的升高，蒸汽壓力可以上升到測得出來的值。例如，某些難溶金屬需要升高到1500℃以上才能測出其蒸汽壓力值。但是某些金屬（如鋅、鎘、鉛等）在300~500℃時的蒸汽壓力值就很高，超過了高真空系統所要求的壓力。例如鎘在300℃時的蒸汽壓力值是10Pa，所以這些金屬（或其合金）不能在烘烤的高真空系統或超高真空系統中使用。其他一些材料，如某些塑料或橡膠，由于其不能加溫烘烤及蒸汽壓過高，則根本不能在超高正空環境下使用。
真空材料的其他性能要求：
（1）機械強度。真空系統的器壁必須能承受得住大氣的壓力。因此它必須滿足機械強度和剛度的要求，應考慮相應尺度的結構所能承受的總壓力。
（2）熱學性能。許多真空系統要承受溫度的變化，如加熱和冷卻或二者兼備。因而必須對所用材料的熱學性能十分熟悉。不僅要考慮到熔點，還要考慮到強度隨溫度的變化。例如，銅的力學性能遠在低于熔點溫度之前就開始下降，因而不宜用銅制作真空容器的承壓器壁。另外真空系統的材料除了受到溫度緩慢變化 的影響外，還會受到溫度突變的影響。因此，還要考慮材料的抗熱沖擊的特性。
（3）電磁性能。許多真空系統中的部件必須具備能完成某項功能又不能與真空系統的要求相矛盾。例如，元件在真空室內工作，是靠輻射發熱冷卻的，因此元件的工作溫度將會很高，使得元件的電性能可能受到影響，因此在選材及結構設計上要考慮工作部件的耐高溫及冷卻問題。
在許多真空系統中，往往要應用帶電粒子束。但這些帶電粒子束往往容易受到某些不必要磁場的干擾。因此在有電子束或離子束的系統中，必須認真考慮系統材料的磁性能，在某些情況下，即使很小的磁場也可能造成很嚴重的問題。因此必須考慮用非磁性材料。
（4）其他性能。光學性能（如觀察窗）、硬度、抗腐蝕性、熱導率和熱膨脹等性能在真空系統中也常常起著十分重要的作用。
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氣體從密度大的一側向密度小的一側滲入、擴散、通過和溢出固體阻擋層的過程成為滲透。該情況的穩態流率稱為滲透率。滲透率與氣體和材料的種類有關。對于金屬，有些金屬（如不銹鋼、銅、鋁、鉬等）的氣體滲透系數很小，在大多數實際應用中可以忽略不計。但對某些金屬（如鐵、鎳等），氫氣對他們具有較高的滲透率。氫氣對鋼的滲透率隨含碳量的增加而增加，所以選擇低碳鋼做真空室材料為好；另外有些金屬對氣體的滲透具有選擇性，如氫氣就極容易滲透過鈀，氧氣易投過銀等?？梢岳眠@個性質對氣體進行提純和真空檢漏。氣體對玻璃、陶瓷等的滲透，一般是以分子態的形式進行的。滲透過程和氣體分子的直徑及材料內部微孔大小有關。含純二氧化硅的石英玻璃的微孔孔徑約為0.4nm，其他玻璃因堿金屬離子（鉀、鈉、鋇等）填充于微孔之中，使其有效孔徑變小，所以各種氣體對石英玻璃的滲透性大，而對其他玻璃的滲透性就小。由于氦分子的直徑在各種分子中*小，所以氦對石英玻璃的滲透在氣體-固體配偶中的。氣體對有機材料（如橡膠、塑料）的滲透過程一般是以分子態進行的。由于有機材料的微孔比較大，因此氣體對有機材料的滲透能力比玻璃、金屬要大得多。
材料的放氣性能
任何固體材料在制造過程中，及在大氣環境下存放都能溶解、吸附一些氣體。當材料置于真空中時，原有的動態平衡被破壞，材料就會因解溶、解吸而放氣。常用的放氣速率單位為Pa＊L/(s＊cm2).放氣速率通常與材料中的氣體含量和溫度成正，出氣總量的單位：考慮體積含量為主時可用Pa＊L/cm2
（1）常溫放氣。大多數有機材料放氣的主要成分是水汽，其特點是放棄速率較高，隨時間的衰減較慢，因此這類材料一般不宜用作真空容器的內部零件。金屬、玻璃、陶瓷的放氣速率較低，隨時間的衰減也較快。玻璃和陶瓷的常溫放氣主要來自表層，主要放氣成分為水汽，其次為CO和CO2。玻璃經烘烤加熱后，其表面氧化膜中的水汽可以基本除凈，使其常溫放氣率**降低。表面吸附的氣體除掉后的放氣過程由體內擴散決定。一般，體內放氣的成分有H2、N2、CnHn、CO、CO2、O2，以H2居多。
（2）高溫放氣。某些結構材料如電極、靶材、蒸發源、加熱裝置等器材，在真空系統的工藝過程中常處于高溫狀態。一般認為，材料的高溫放氣主要由體內的擴散過程所決定，表面脫附的氣體量僅占放氣總量的一小部分。玻璃、陶瓷。云母的高溫放氣，除了擴散過程加快外，與常溫放氣沒有本質區別。而金屬的高溫體擴散出氣則不同，由于在金屬內部溶解的氣體呈原子態，所以，在真空中發出的分子態氣體往往是經過表面反應才形成的。一般，金屬放氣的種類是H2、CO、CO2和N2、O2，以前四種居多。其中H2、N2先以原子態擴散逸出，再在表面上結合成分子態。CO、CO2是由擴散到表面的C與表面上的金屬氧化物或氣相中的O2、H2O反應生成的。也有一些金屬（如Ni、Fe）主要受氧在體內擴散的控制，因此，對金屬進行脫碳處理可降低CO、CO2的出氣。H2O有的直接來自表面氧化層，有的則由體內擴散的氫與氧化物反應合成。
玻璃、金屬的表面層也是高溫放氣的重要來源。為此采用各種表面處理工藝，如化學清洗。有機蒸汽去脂、拋光、腐蝕、大氣烘烤氧化等，都能降低材料的放氣。另外，材料的放氣速率不僅和所經歷的放氣時間有關，而且和材料的表面預處理方法、表面狀況有很大關系。例如：對子清潔的表面來說，表面的光潔度越高，吸附的水汽就越少；例如，當用有機溶劑對表面清洗去脂時，表面的單分子層污染是無法除掉的，只能靠在真空下烘烤來除掉。例如，溫度在200℃以上的真空環境下的烘烤可有效地除掉水汽，但要有效除掉氫，則必須在400℃以上的溫度下進行真空烘烤。對真空系統設計來說，僅有材料的放氣速率的數據是不夠的，因為有許多真空閥的抽氣能力是有選擇性的，所以如果能進一步知道材料放氣中的各種氣體成分的比例，就能有針對性地選配合適的真空泵，得到更合理的設計
材料的蒸汽壓和蒸發（升華）速率
在一定的溫度下，在封閉的真空空間中，由于液體（或固體）氣化的結果，使空間的蒸汽密度逐漸增加，當達到一定的蒸汽壓力之后，單位時間內脫離液體（或固體）表面的分子數與從空間返回液體（或固體）表面的在凝結分子數相等，即蒸發（或升華）速率與凝結速率動態平衡，這時可認為氣化停止，此時的蒸汽壓力稱為該溫度下，該液態（或固體）的飽和蒸氣壓。
蒸汽壓Pv和蒸發（升華）速率W之間有以下關系：
在真空技術中，材料的蒸汽壓力和蒸發（升華）速率都是需要重視的參數。如：真空油脂、真空規管的熱燈絲的飽和蒸汽壓均能成為影響極限真空度的起源；真空鍍膜用材和吸氣劑的升華速率是設計真空鍍膜設備及吸氣劑泵時需要考慮的參量；低溫液化氣體的飽和蒸汽壓力則是與低溫冷凝泵極限壓力有關的參量。顯然，不能采用在真空系統的工作溫度范圍內蒸汽壓力很高的材料。在工作溫度范圍內，所有面對真空的材料的飽和蒸汽壓力應該足夠低，不應因為其本身的蒸汽壓或放氣特性而使真空系統達不到所要求的工作真空度。盡管室溫下某些材料的蒸汽壓很低，甚至有時覺察不出來，但隨著溫度的升高，蒸汽壓力可以上升到測得出來的值。例如，某些難溶金屬需要升高到1500℃以上才能測出其蒸汽壓力值。但是某些金屬（如鋅、鎘、鉛等）在300~500℃時的蒸汽壓力值就很高，超過了高真空系統所要求的壓力。例如鎘在300℃時的蒸汽壓力值是10Pa，所以這些金屬（或其合金）不能在烘烤的高真空系統或超高真空系統中使用。其他一些材料，如某些塑料或橡膠，由于其不能加溫烘烤及蒸汽壓過高，則根本不能在超高正空環境下使用。
真空材料的其他性能要求：
（1）機械強度。真空系統的器壁必須能承受得住大氣的壓力。因此它必須滿足機械強度和剛度的要求，應考慮相應尺度的結構所能承受的總壓力。
（2）熱學性能。許多真空系統要承受溫度的變化，如加熱和冷卻或二者兼備。因而必須對所用材料的熱學性能十分熟悉。不僅要考慮到熔點，還要考慮到強度隨溫度的變化。例如，銅的力學性能遠在低于熔點溫度之前就開始下降，因而不宜用銅制作真空容器的承壓器壁。另外真空系統的材料除了受到溫度緩慢變化 的影響外，還會受到溫度突變的影響。因此，還要考慮材料的抗熱沖擊的特性。
（3）電磁性能。許多真空系統中的部件必須具備能完成某項功能又不能與真空系統的要求相矛盾。例如，元件在真空室內工作，是靠輻射發熱冷卻的，因此元件的工作溫度將會很高，使得元件的電性能可能受到影響，因此在選材及結構設計上要考慮工作部件的耐高溫及冷卻問題。
在許多真空系統中，往往要應用帶電粒子束。但這些帶電粒子束往往容易受到某些不必要磁場的干擾。因此在有電子束或離子束的系統中，必須認真考慮系統材料的磁性能，在某些情況下，即使很小的磁場也可能造成很嚴重的問題。因此必須考慮用非磁性材料。
（4）其他性能。光學性能（如觀察窗）、硬度、抗腐蝕性、熱導率和熱膨脹等性能在真空系統中也常常起著十分重要的作用。
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