吸附

真空系统中，除了在空间作无规则运动的气体分子之外，还有在器壁和内部元件等各种材料表面上附着的气体分子及材料内部溶解的气体分子。空间的气体分子在运动中与固体表面碰撞时，或是由表面弹性反射回来，或是附着在表面上一段时间，然后按余弦定律逸回空间。在大多数情况下，碰撞表面的分子都会在界面上停留一定的时间。此时间的长短取决于气体分子与表面相互作用的诸多因素，如表面的组成、结构和状态，以及气体分子的种类及其动能等。在一定的压力下，会有一定数量的分子连续不断地碰撞在界面上。由于分子在重新逸回空间之前要在固体表面上停留一定时间，故气体在界面上的浓度必将高于其在气相中的浓度，表现为一部分气体分子附着于固体表面上，这种现象称之为 “吸附”。反之，在一定条件下，这些被吸附的分子又可重新逸回空间的现象称之为 “脱附”。气体分子在表面与空间之间的这种相互转换的物理现象，在真空技术中有着特别重要的意义。

固体表面上能够吸附大量气体，这对于高真空技术，尤其是超高真空、真空技术来说，显然是一个具有关键影响的问题。如一个体积为 1L 的球形容器，若其内表面吸附有单分子层的气体，则表面上共吸附有约 5×10¹⁸个分子。当这些分子全部脱附成气相后，将在容器中造成 1.86Pa 的压力；即使不是全部脱附，而仅仅是 1% 脱附，亦将造成 1.86×10⁻²Pa 的压力。因此，为了获得尽量高的真空，必须尽可能除去表面吸附分子或抑制其逸回空间。

按照气体分子与固体表面之间相互作用的力的性质，表面吸附大体上可以分为物理吸附和化学吸附两大类。通常，在各种固体、液体中，分子或原子之间的内聚力，以及真空气体分子之间不同于理想气体的相互作用力，本质上就是产生吸附作用的原因。

1. 物理吸附

物理吸附是气体分子受范德瓦尔斯力的吸引作用而附着在吸附剂表面之上，与气体的液化过程相类似。其特点是吸附作用较弱，吸附热较小，吸附状态不稳定，较易脱附；对吸附的气体一般无选择性，温度越低吸附量越大，能形成多层吸附。分子筛吸附泵和低温泵的吸气作用就属于物理吸附。

2. 化学吸附

化学吸附是靠固体表面原子与气体分子间形成吸附化学键实现的，与发生化学反应相类似。同物理吸附相比，化学吸附的特点是吸附作用强，吸附热大，吸附状态稳定、不易脱附；吸附具有选择性，温度较高时发生化学吸附的气体分子增多；只能紧贴表面形成单层吸附（在化学吸附的分子上面还能形成物理吸附）。溅射离子泵和电子管中吸气剂的吸气作用就包括化学吸附。