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1、真空物理考试复习大纲1.什么是溅射产额？溅射产额与哪些因素有关？ 溅射产额是指一个入射粒子溅射出来的平均粒子数目。 溅射产额与入射粒子的类型、 能量、入射角度及靶材的类型、 晶格结构、表面状态、升华热、温度等因素有关。2.为什么溅射产额与离子的入射方向有关？溅射粒子角分布（方向分布）如何？ 溅射产额与入射粒子的类型、 能量、入射角度及靶材的类型、 晶格结构、表面状态、升华热、温度等因素有关。 一般说来，入射粒子的质量越大越易引起溅射。随着入射粒子能量的增加，但增加到一定程度就饱和了，并开始下 降。溅射粒子的角分布，某些情况遵守cos的规律，某些情况遵从2cos的规律。Ar轰击钨时，溅射粒子的角
2、分布很接近cos函数，Ar轰击银时溅射粒子的角分布很接近2cos函数。3. 什么是弹性碰撞？什么是非弹性碰撞？什么是激发和电离？它们属于哪一类非弹性碰撞？ 弹性碰撞是指在碰撞中，弹、靶两粒子内部均未发生变化，两粒子的动能并未和粒子内能发生互相交换。在这 类碰撞中，不仅总能量是守恒的，而且总的动能也是守恒的。 在非弹性碰撞中，靶或弹粒子的内部发生了变化，两粒子的动能和其内能发生了相互转变。这时两粒子的总能 量虽然是守恒的，但由于动能和原子内部能量有相互转变，动能就不再守恒了。4. 物理吸附为什么是多分子层吸附？化学吸附为什么是单分子层吸附？ 在化学吸附中，固体单位表面的吸附中心数是一定的，一吸附
3、中心被气体分子占据，该吸附中心就不再具有吸附其 它分子的能力。 在物理吸附中，不存在吸附中心的概念，但单位表面可能吸附气体的总数也是一定的。 物理吸附：气体分子靠范德瓦尔斯力吸附在固体吸附剂上。由于范德瓦尔斯力较弱，作用距离较长，被物理吸附的 分子结构变动不大，所以被吸引分子和表面的化学性质都保持不变。 化学吸附：其作用力与化合物中原子间的作用力相似，比范德瓦尔斯力强得多，作用距离较短。吸附后气体分子与 固体表面之间形成吸附化学键，与原气体中的分子相比，由于吸附键的强烈影响，其结构变化较大，状态也更为活 跃，好似发生于表面上的化学反应。5. 如何判断粘滞流和分子流？若d，说明分子与分子间的碰撞
4、“远小于”分子与器壁的碰撞，外摩擦力起主要作用，气流为分子流态。反之，若d，说明分子间的碰撞“远多于”分子与器壁的碰撞，内摩擦力起主要作用，气流为粘滞流态。 气体的流动状态用分子的平均自由程与管道直径进行比较的办法来判别15 10P335 101.55 101.5ddd粘滞流分子流过渡流10013 11003PdPa cmPdPa cmPa cmPdPa cm粘滞流分子流过渡流6. 电子和离子在气体中的平均自由程与气体分子的平均自由程有何区别？同类分子的平均自由程：21=2c zn对一定气体而言，当T一定时，则pC可认为离子的直径与分子直径相同；但因受电场的作用，运动速率远大于分子的速率，这样
5、，可将分子视为静 止的，于是离子的平均自由程为21=2in 电子在电场下速率更快，分子同样视为静止，但电子的直径小，可略去不计2214=4 2(/ 2)enn7. 气体热运动有代表性的速率有哪些？它们各自的表达式？最可几速率：22pkTRTcm平均速率：88kTRTcm方均根速率：233kTRTcm8. 画图并简答离子镀工作原理。（P80）离子镀的原理如图所示。容器抽到高真空后通入-1110 Pa的氩气，接上高压电源产生辉光放电，形成低温等离子体。正离子轰击阴极（被镀基体）起溅射清除作用。当点燃灯丝使蒸发的金属原子进入等离子体空间时，一部分金属原子（0.1%）被电离，正离子在飞向阴极途中又与中
6、性金属原子碰撞使后者获能，他们的平均能量100eV， 到达阴极表面在基体上沉积成膜。9. 计算题：大气气氛下国产95 号硼硅玻璃制成球形容器，壁厚0.1cm，直径 10cm，抽口有效抽速2 升每秒，计算 由于渗氦，其内极限真空度是多少？同样静态真空容器渗氦造成的压升率是多少？半年后其内氦分压是多少？【必 要参数 K等见教材，考试时会给出】10. 论述影响溶解度的因素。 溶解度：在一定的T、P下，气体在固体中溶解达到饱和时的浓度。与P、T、气固配比的性质有关。（静力学 参量溶解气体的多少） 溶解度的大小主要取决于材料与气体分子之间的亲和力。水是极性分子，亲和力比较大，所以水蒸气的溶解度 较高；惰
7、性气体的亲和力比较差，所以溶解度较小。还与材料的致密程度有关。11. 简述气体溶解于固体中的步骤。 a)气体分子吸附在固体表面上 b)吸附的气体分子有时在固体表面上离解为原子态（金属） c)气体分子（或原子）在固体表层达到相应于环境气压的溶解浓度 d)由于表层浓度比较高，在浓度梯度的作用下气体分子向固体内部扩散，至到浓度均匀为止 分散了的气体分子，有的能与固体分子发生化学反应形成化合物，有的则只起某种化学作用，形成不稳定的假 化合物，有的则构成溶体。12. 电子发射包括哪几类？ 热电子发射、光电子发射、场致发射、二次电子发射13. 什么是二次电子发射？Gama 伽马过程？ 当用具有一定能量或速
8、度的电子（或离子等其他粒子）轰击金属等物质时，也会引起电子从这些物体中发射出 来，这种物理现象称为二次电子发射。在气体放电中，把正离子轰击阴极发出二次电子的过程称为过程。14. 场致发射与热电子发射的主要区别是？a)场致发射如果在阴极表面有足够强的加速电场存在，使金属表面势垒变矮变薄，那么即使在室温下，金属 内的自由电子也能透过势垒逸出表面，这种受外电场作用所引起的金属电子发射，称为场致发射，也称冷发射。b)热电子发射：将金属加热到足够高的温度，内部电子的能量随着温度升高而增大，其中一部分电子的能量足 以克服表面势垒而由金属体内逸出，这样得到的电子发射就叫热电子发射。15. 什么是光电子发射？
9、红限频率是？当有外部光源的光束照射到金属表面上，且光的频率大于某一定值时，金属中的电子可获得能量而逸出金属表 面，这种因光的照射而使金属发射电子的物理现象，称为光电子发射。对于每一种发射材料都存在着一个光电发射的极限频率0，如果入射光的频率小于这个极限值，则不论光强度如何大，都不能得到光电发射。因为0是在频率低（即波长长）的一端，所以0也叫红限频率，相应的波长0称 为红限波长。16. 简要论述光电流与光强、入射光频率、发射电子最大初动能的关系。17. 钨阴极表面电子逸出功为4.52eV，求发生光电发射时的光子临界频率是多少？346.63 10/hJs（）18. 弹性碰撞、非弹性碰撞概念？弹性碰
10、撞过程中弹粒子与靶粒子能量交换的规律？ 弹性碰撞是指在碰撞中，弹、靶两粒子内部均未发生变化，两粒子的动能并未和粒子内能发生互相交换。在这 类碰撞中，不仅总能量是守恒的，而且总的动能也是守恒的。 在非弹性碰撞中，靶或弹粒子的内部发生了变化，两粒子的动能和其内能发生了相互转变。这时两粒子的总能 量虽然是守恒的，但由于动能和原子内部能量有相互转变，动能就不再守恒了。 弹性碰撞过程中弹粒子与靶粒子能量交换的规律1122212122 21m m mmmmmm若弹粒子质量比靶粒子小得多，如以电子作为弹粒子撞击气体分子（原子）。由于12mm, 1220mm， 即是弹粒子在碰撞中所消耗的能量平均而言，近似为零
11、。若弹粒子的质量近似的和靶粒子一样，如以正离子撞击气体分子（原子）。由于12mm，12，即弹粒子 在碰撞过程中将有原来能量的一半损耗掉。19. 第一类非弹性碰撞是什么？非弹性碰撞过程中弹粒子与靶粒子交换能量的关系？20. 附着过程概念，它是第几类非弹性碰撞，为什么？ 电子和正常原子结合成负离子的过程称为附着过程，它可用下式表示eAA，式中eAA、 和分别表示电子、原子和负离子。 附着过程属于第二类非弹性碰撞。负离子的动能大于附着电子和原子动能的总和。一般只有当电子和原子运动 较慢时才能发生附着过程。21. 什么是复合过程？它是第几类非弹性碰撞，为什么？ 复合过程是带正电的粒子和带负电的粒子结合
12、成中性粒子的过程。复合是电离的相反过程。正、负离子的复合 称为离子复合，复合后形成两个中性原子。电子和正离子的复合称为电子复合，复合后形成一个中性原子。它们可 分别用下式表示2AAA，+eAA属于第二类非弹性碰撞，是电离能反过来转化为动能的过程。22. 什么叫转荷过程？什么样的转荷过程是第一类非弹性碰撞，什么样的转荷过程是第二类非弹性碰撞，请简述理 由？ 当离子和中性原子相互作用时，不但可以发生能量的交换，也可以进行电子的交换。粒子之间交换电荷的过程 称为转荷过程，其过程可用下式示意ABABABAB或若A原子的电离能比B原子大，则在转荷过程中，A离子释放的能量除供给B原子，使B原子电离外，尚有
13、多余， 这部分多余的能量将转化为动能，结果经转荷过程后动能增加。这样的转荷过程属于第二类非弹性碰撞。反之，若A原子的电离能小于B原子的电离能，则在转荷过程中A原子释放的能量不足以使B原子电离，不足的部分将取自 动能，结果经转荷过程后动能减少了。这样的转荷过程属于第一类非弹性碰撞。23. 画图并论述气体放电实验及其全伏安特性曲线，详细解释各段含义。（P111）如上图1为气体放电实验装置，把一对平板电极密封在适当真空度的管形容器内，即形成气体放电管。使用可调节的直流稳压电源aE和限流电阻R为其供电，管内便会有电流通过，利用电压表和电流表测量通过放电管的电 流随放电管两电极间所加电压的变化关系，得到
14、如上图2的放电伏安特性曲线。OA段被激放电，A之后自激放电OC段非自持放电，CD段不稳定的自持放电，DE段过渡区域，E点之后都是稳定的自持放电 OD段黑暗放电，D点之后光亮放电 D点放电的破裂或着火 BD段汤生放电、繁流放电，DE段过渡区域，EF段正常辉光放电，FG段异常辉光放电，EG段辉光放电，GH段 弧光放电24. 画图并解释电子繁流过程111ddee个电子个电子；称为汤生第一电离系数；个电子个正离子；称为汤生第二电离系数；称为汤生第三电离系数25. 简述什么是alfa 、gama ，beta 过程？ 繁衍过程由于电子不断发生电离碰撞而使导电电子成倍增长的过程，也称雪崩过程（过程）过程由正
15、离子为弹粒子，使中性气体分子碰撞电离的过程 过程因繁衍产生的正离子对阴极轰击而使阴极产生二次电子发射的现象 （设一个电子经过单位距离平均能产生个新生电子，这里实际上就是前面讲过的相应于电子与气体分子发 生电离碰撞的宏观有效载面， 一般把它称为汤生第一电离系数， 简称电离系数。对应的电子繁流过程也称为过 程。 的物理意义为1个电子在电场方向经过单位路程中所产生的新电子数，亦即所发生的电离碰撞数。由正离子为弹粒子，使中性气体分子碰撞电离的过程称为过程。一个正离子沿电场方向运行单位路程所产生的电离碰撞次数也记为，一般称为汤生第二电离系数。 当这些正离子携带一定能量打上阴极K的表面，会使阴极表面产生二
16、次电子发射，这种因繁衍产生的正离子对阴极轰击而使阴极产生二次电子发射的现象，在气体放电中称之为过程。每个正离子打上阴极表面时，而使阴极发射出的二次电子数目也记为，称为汤生第三电离系数。）26. 画图讨论巴邢曲线，解释巴邢定律。破裂电压sV并不是分别随气体压力p和极间距离d的数值变化，而是二者乘积pd的函数，即()sVf pd。巴刑曲线亦可通过实验得到，其形状与之相同。由图中曲线可以看出，sV首先随pd的增加而降低，当达到一个最小值后，sV又随pd的增加而增加。即在某一pd值时有最小值。这一破裂电压最小值minsV（）的出现和确定是很重要的 一条定律。我们知道气体的压强与其平均自由程e成反比，即1/ep，这样我们就可以将式写成()sedVf ，ed可以近似 地看作一个电子从阴极到阳极所能产生碰撞的平均次数。如果数值适当，正离子的数量很快增加，继而引起破裂，此时破裂比较容易，因为破裂电压比较低。 如果数值太小，即处于曲线的左支，相当于极间距离不变，真空度提高了，电子所能碰撞气体的次数减少了。 因此，为了能够得到足够的离子来撞击阴极以取得充分的二次电子发射，必须提高端
