自1643年以來(lái)，意大利物理學(xué)家托里拆利演示了著名的大氣壓力實(shí)驗(yàn)，為人類揭示了“真空”物理狀態(tài)的存在。在接下來(lái)的幾個(gè)世紀(jì)里，真空技術(shù)發(fā)展迅速，并廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。例如，在材料領(lǐng)域極其重要的薄膜材料大多是在真空或較低氣壓下制備的。

　　人類面臨的真空可以分為兩種類型：一種是存在于空間的真空，稱為“自然真空”;另一種是通過(guò)用真空泵從容器中抽取氣體獲得的直接空氣，這被稱為“人工真空”。在真空科學(xué)中，不管是什么類型的真空，只要?dú)怏w壓力低于給定空間中的一個(gè)大氣壓，氣體狀態(tài)就稱為真空，沒(méi)有氣體的空間狀態(tài)通常稱為絕對(duì)真空。

　　因此，“真空”的一般含義并不意味著“什么都不存在”。目前，即使在最先進(jìn)的真空制備方法所能達(dá)到的最低壓力下，每立方厘米的體積仍有數(shù)百個(gè)氣體分子。因此，我們通常稱真空為相對(duì)真空。附言：根據(jù)當(dāng)前的科學(xué)理論，即使沒(méi)有空氣的理想絕對(duì)真空也絕不是空的。

　　真空最初指的是沒(méi)有物理粒子的空間，但沒(méi)有什么也沒(méi)有的空間。假設(shè)你趕走了空間中的所有氣體，你會(huì)發(fā)現(xiàn)仍然有一些基本粒子在真空中時(shí)不時(shí)地出現(xiàn)和消失，沒(méi)有什么是憑空出現(xiàn)的。物理真空實(shí)際上是能量不斷波動(dòng)的海洋。當(dāng)能量達(dá)到波峰時(shí)，能量轉(zhuǎn)化是一對(duì)正負(fù)基本粒子;當(dāng)能量到達(dá)波谷時(shí)，這對(duì)正負(fù)基本粒子再次相互湮滅，轉(zhuǎn)化就是能量。簡(jiǎn)而言之，量子理論認(rèn)為，雖然真空中沒(méi)有真正的粒子，但由于量子漲落，虛擬粒子總是到處產(chǎn)生和湮滅。

　　在真空技術(shù)中，“真空度”的常用用法和“壓力”的物理量表示某一空間的真空度。它們之間的關(guān)系是，某個(gè)空間內(nèi)的壓力越低，真空度越高，而壓力越高，真空度越低。

　　在真空的不同區(qū)域，氣體分子的運(yùn)動(dòng)特性是不同的。在粗糙的真空下，氣體空間近似處于大氣狀態(tài)，分子仍然主要處于熱運(yùn)動(dòng)中，分子之間經(jīng)常發(fā)生碰撞。低真空意味著氣體分子的流動(dòng)從粘性流動(dòng)狀態(tài)逐漸過(guò)渡到分子狀態(tài)。這時(shí)，氣體分子之間以及分子與血管壁之間的碰撞次數(shù)大致相同。當(dāng)達(dá)到高真空時(shí)，氣體分子流已經(jīng)是分子流。氣體分子與容器壁的碰撞是主要的碰撞，碰撞次數(shù)大大減少。在高真空下蒸發(fā)的物質(zhì)顆粒將沿直線飛行。在超高真空中，氣體中分子的數(shù)量較少，幾乎沒(méi)有分子間碰撞，分子與壁面碰撞的幾率也較小。

　　獲得工業(yè)真空

　　“抽真空”是一種獲得真空的工業(yè)方法，即使用各種真空泵抽出真空容器中的氣體，使得空間中的壓力低于一個(gè)大氣壓。常用的獲得真空的設(shè)備主要有旋轉(zhuǎn)機(jī)械真空泵、油擴(kuò)散泵、復(fù)合分子泵、分子篩吸附泵、鈦升華泵、濺射離子泵、低溫泵等。

　　其中，前三個(gè)真空泵屬于干氣輸送泵，即通過(guò)不斷將氣體吸入和排出真空泵來(lái)達(dá)到排氣的目的;后四個(gè)真空泵是干燥氣體捕獲泵，其利用吸入材料的獨(dú)特吸入效應(yīng)將泵送空間中的氣體吸出，以達(dá)到所需的真空度。由于這些捕獲泵不使用油作為介質(zhì)，它們被稱為無(wú)油泵。

　　一般來(lái)說(shuō)，僅用一個(gè)真空泵很難達(dá)到超高的直線度。人們通常將2~3臺(tái)真空泵組合成一個(gè)復(fù)合排氣系統(tǒng)，以獲得所需的高真空。例如，在油真空系統(tǒng)中，油封機(jī)械泵(兩極)油擴(kuò)散泵組合裝置可以獲得10-6至10-8帕的壓力;在無(wú)油系統(tǒng)中，吸附泵濺射離子泵鈦升華泵裝置可以獲得10-6 ~ 10-9Pa的壓力;也有將有油、無(wú)油系統(tǒng)混用，如采用機(jī)械泵+復(fù)合分子泵裝置可以獲得超高真空。