费勉100问第一期 | 真空相关

1. 真空是怎么测量到的？有几种手段？

通过真空计以直接或间接的方式可以测定真空系统中气体的压力，即，直接测定单位面积上所受的力，或者利用气体压力与一些量的关系从而导出压力，间接得到气压值。

根据技术原理可以进一步分为：

2. 哪些实验对极限真空要求极高？

通常所有表面分析实验对真空的要求都较高，因为材料表面性质很容易随吸附或者污染发生改变。表面分析实验包括但不限于XPS，ARPES，STM， REELS， LEED，MBE，PLD等等。
除此之外，和电子相关的实验，对真空的要求都比其他粒子要高，因为电子质量很小，很容易在发生碰撞过程中被吸收或者散射，所以为了保证电子尽量不受干扰，一般都要求真空度至少在E-6 mbar以上。
除了以上两类实验，对真空度要求很高的还有冷原子和分子动力学的实验，因为这类实验研究的往往是几百个原子组成的原子团，非常容易受外来因素干扰，所以一般都会要求局部真空很高。对于冷原子，局部真空可能会达到E-12 mbar量级。

3. 目前高校或研究机构极限真空最高能到多少

目前世界上的高校或研究机构能做到的最高极限真空还没有专门关注过，但是商业化真空规里，的确有专门针对XHV（Extreme High Vacuum）的真空规。以下为ULVAC的一个产品，可以测量到E-13 mbar的真空。

目前，对于真空的测量大家也都在往更低的极限努力，但实际上真空做到最后的极限往往是极低温，例如在mk的环境温度下，其实已经没有任何气态的元素了，只是这个温度下的真空值怎么测量是个问题。如果有兴趣的可以继续阅读相关的文献，如：Redhead P A. Extreme high vacuum[R]. Cern, 1999.