薄膜制备与分析课堂讲稿(第一讲)

第一讲第一讲基本概念、基本数据、基本公式基本概念、基本数据、基本公式091812091812薄膜制备与分析课程薄膜制备与分析课程001734001734薄膜制备实验薄膜制备实验Ⅰ001735001735薄膜制备实验薄膜制备实验Ⅱ001737001737薄膜制备与物理测量薄膜制备与物理测量091706091706薄膜制备薄膜制备第一讲第一讲基本概念、基本数据、基本公式基本概念、基本数据、基本公式1.1.基本概念，基本数据，基本公式基本概念，基本数据，基本公式由理想气体状态方程：由理想气体状态方程：RTMvRTPVNkTTNRNRTmNNmAAnkTkTVNP气体质量气体质量摩尔质量摩尔质量气体常数气体常数:M::R阿伏伽德罗常数阿伏伽德罗常数:AN玻尔兹曼常数玻尔兹曼常数:k总分子数总分子数:N气体密度气体密度:nTPkTPn22102.7(个/米3)注：注：,ANRk11KmolJ31451.8R123mol100221367.6AN第一讲第一讲基本概念、基本数据、基本公式基本概念、基本数据、基本公式TPkTPn22102.7(个/米3)1帕(Pa)=1(Pa)=1牛顿牛顿/米2=1=1千克千克/米.秒2若P=一个大气压一个大气压Pa,105319cm100.3n则:在T=293K(室温室温)有：有：①气体密度方程：气体密度方程：若Pa,1033.14P则:在T=293K(室温室温)有：有：310cm102.3n(残余分子残余分子)第一讲第一讲基本概念、基本数据、基本公式基本概念、基本数据、基本公式②赫兹赫兹-努曾方程：努曾方程：单位时间内在单位面积上碰撞的分子数为：单位时间内在单位面积上碰撞的分子数为：)m(s412-1vnΓ证明如下：证明如下：设单位时间内设单位时间内vx~vx+dvx的分子在单位面积上碰撞的分的分子在单位面积上碰撞的分子数为子数为dΓ.所以，在所以，在dt内vx~vx+dvx的分子的分子碰撞碰撞dS的分的分子数子数dNC为：为：StΓNCddddSdtvxddSddtvdnNxxCdSd)(tvdvvnfxxxMxxxMvvvnfΓd)(d0d)(xxxMvvvnfΓkTmvxMxekTmvf22322)(分子数密度分子数密度分子平均速率分子平均速率:n:vmkTv841vn证毕证毕.第一讲第一讲基本概念、基本数据、基本公式基本概念、基本数据、基本公式③气体分子碰壁数率气体分子碰壁数率N公式公式单位时间内在单位面积上碰撞的分子数为：单位时间内在单位面积上碰撞的分子数为：RTPNNA2证明如下：证明如下：)m(s412-1vnΓ赫兹赫兹-努曾方程努曾方程气体常数气体常数:R阿伏伽德罗常数阿伏伽德罗常数:AN气体摩尔质量气体摩尔质量:,8mkTv,kTPn,ANm,ANRkmkTkTPvnΓN84141RTPNA2证毕证毕.第一讲第一讲基本概念、基本数据、基本公式基本概念、基本数据、基本公式证明如下：证明如下：nl221由大学物理知，气体分子平均自由程为：由大学物理知，气体分子平均自由程为：分子直经分子直经∝10-10m:TPkTPn22102.7(个/米3)由TP16102.7(个/厘米厘米3)④气体分子自由程公式气体分子自由程公式)cm(667.0Pl(室温室温T=25℃=298K)(cm)667.0102.72211622PPTnl证毕证毕.可见：压强越小，平均自由程越大。可见：压强越小，平均自由程越大。第一讲第一讲基本概念、基本数据、基本公式基本概念、基本数据、基本公式真空压强单位：真空压强单位：1Pa(1Pa(帕)=l)=l牛顿牛顿/米21mmHg(1mmHg(毫米汞柱毫米汞柱)=l33.3)=l33.3Pa1Torr(1Torr(托)=1/760atm=l33.3)=1/760atm=l33.3Pa1bar(1bar(巴)=10)=105Pa1atm(1atm(一个大气压一个大气压)=101308)=101308Pa真空程度区域划分：真空程度区域划分：压强压强(Pa)(Pa)平均自由程平均自由程(cm)(cm)超高真空超高真空≤10≤10-6≥10≥1051010-1-1010-65-10105高真空高真空≥10≥103≤10≤10-4粗真空粗真空10103-1010-11010-4-5低真空低真空