本书从基础理论和工程实践角度系统介绍了真空处理工程及真空泵的工作原理、结构特点、应用设计等内容。在基础理论篇章中，从真空的研究对象及其特征入手，建立气体宏观与微观的逻辑及数学关系，并对气体的特征进行分析讲解，运用数学公式对其关键特征进行描述，帮助读者建立从理论到工程实践的桥梁思维。在工程实践篇章中，本着工程技术实践从0到1的思路，帮助读者快速建立产品工程化能力，展开产品设计及研制工作，真正达到学以致用的目的。
本书共分11章：第1章和第2章介绍了真空技术基础知识和真空处理技术原理；第3章介绍真空系统的组成、设计与模拟仿真等；第4章至第9章分别介绍了螺杆真空泵、罗茨真空泵、油封机械真空泵、往复真空泵、爪式真空泵、分子真空泵与低温真空泵的工作原理、结构特点及设计；第10章介绍真空系统部件材料及制造要求等知识；第11章介绍真空设备应用与展望。
本书可供从事真空技术研究和真空应用工程的技术人员参考使用，也可作为普通高等院校相关专业的教材使用。

第1章真空技术基础001
1.1真空的基本概念001
1.1.1真空定义与区域划分001
1.1.2真空度的表示方法003
1.2真空处理气体理论基础004
1.2.1气体运动研究分类005
1.2.2气体系统本质007
1.2.3真空研究必用的三大定律008
1.2.4真空研究气体物态方程009
1.2.5气体分子微观模型与宏观量研究010
1.2.6影响真空气体处理的因素015
1.3真空技术的发展历程023
1.4真空技术的应用领域和展望025
1.4.1应用领域025
1.4.2应用展望026

第2章真空获得设备及技术概述027
2.1真空获得设备作用与分类总览027
2.2真空泵的工作原理与关键性能指标028
2.2.1真空泵的工作原理028
2.2.2真空泵关键性能指标031
2.2.3真空泵启动压强与工作压强范围033
2.3真空泵的选择原则与注意事项035
2.4真空处理流体理论036
2.4.1流体力学发展及分类036
2.4.2流体力学研究框架基础037
2.4.3流体的物性分析039
2.4.4流体内摩擦力及计算041
2.4.5真空处理的流体分类044
2.4.6流体流动描述方法048
2.4.7流体处理三大方程理解049
2.5真空处理气体流量计算056
2.5.1黏滞流的流量计算057
2.5.2分子流的流量计算058
2.5.3黏滞流分子流的流量计算058
2.6真空处理气体流导计算058
2.6.1流导概念及通用公式058
2.6.2串/并联管路流导059
2.6.3常用形体管道元件流导计算059
2.7真空处理中需要考虑的气体现象061
2.7.1稀薄气体碰撞061
2.7.2蒸气和凝结062
2.7.3蒸发率和凝结率062
2.7.4气体吸附和脱附现象063
2.7.5气体渗透现象及相关计算考虑067
2.7.6气体迁移带来的微观/宏观思考069
2.8真空系统气体总流量组成070
2.9真空测量技术与仪器简介072
2.9.1测量技术072
2.9.2测量仪器073

第3章真空系统组成、设计与模拟仿真078
3.1真空系统组成078
3.2真空容器及其指标079
3.2.1真空容器的极限真空度080
3.2.2真空容器的有效抽速080
3.3真空阀门0813.4真空机组082
3.4.1低真空机组083
3.4.2中真空机组084
3.4.3高真空机组084
3.4.4超高真空机组085
3.4.5机组搭配原则086
3.5真空系统管路连接方式086
3.5.1不可拆卸连接086
3.5.2可拆卸的法兰连接086
3.6真空系统设计及注意事项087
3.6.1设计注意事项087
3.6.2真空系统密封设计088
3.6.3真空系统抽气方程089
3.6.4真空系统有效抽速090
3.6.5真空容器压力下降所需时间090
3.7真空系统泄漏091
3.7.1概述091
3.7.2泄漏判断092
3.7.3气体泄漏的数学表达092
3.8泄漏检测095
3.8.1真空系统泄漏检测095
3.8.2真空系统检漏特征参数及应用097
3.8.3真空系统泄漏检测方法确定流程099
3.9真空处理模拟仿真计算099
3.9.1模拟仿真求解的过程100
3.9.2常用模拟仿真计算分类102
3.9.3SIMPLE算法介绍104
3.9.4常用模拟仿真软件介绍105

第4章螺杆真空泵109
4.1概述109
4.2螺杆真空泵分类110
4.2.1按照螺头划分110
4.2.2按照螺距划分110
4.3螺杆真空泵工作原理111
4.3.1吸气处理111
4.3.2压缩处理111
4.3.3排气处理112
4.4螺杆真空泵端面型线及基本参数112
4.4.1常见端面型线结构112
4.4.2端面共轭曲线数学模型114
4.4.3基本参数求解注意事项115
4.5螺杆真空泵保养维护116

第5章罗茨真空泵117
5.1概述117
5.2结构组成118
5.2.1转子布局结构118
5.2.2罗茨真空泵其他附带结构119
5.3罗茨真空泵转子型线121
5.3.1转子外观结构121
5.3.2转子端面型线121
5.4罗茨真空泵基本参数123
5.4.1理论几何抽速123
5.4.2罗茨真空泵温度考虑124
5.4.3有效抽气量124
5.4.4零流量压缩比125
5.4.5有效压缩比125
5.4.6功率估算126
5.5罗茨真空泵保养维护126

第6章油封机械真空泵128
6.1旋片真空泵128
6.1.1旋片真空泵的结构128
6.1.2旋片真空泵的工作原理131
6.1.3旋片真空泵的极限压力132
6.1.4旋片真空泵的抽速132
6.1.5旋片真空泵的功率133
6.1.6旋片真空泵的转子半径和腔体半径133
6.1.7旋片真空泵的转子偏心率和旋片长度133
6.1.8旋片真空泵的维护保养134
6.2滑阀真空泵135
6.2.1滑阀真空泵的组成135
6.2.2滑阀真空泵的工作原理136
6.2.3滑阀真空泵的结构介绍137
6.2.4滑阀真空泵的关键参数138
6.2.5滑阀真空泵的保养维护139

第7章往复真空泵140
7.1概述140
7.2工作原理140
7.3组成结构141
7.4往复真空泵基本参数143
7.4.1几何抽速143
7.4.2极限压力考虑143
7.5往复真空泵保养维护143

第8章爪式真空泵145
8.1概述145
8.2爪式真空泵的工作原理146
8.3爪式真空泵转子型线结构148
8.3.1曲爪式型线结构148
8.3.2直爪式型线结构149
8.4爪式真空泵关键参数151
8.4.1转子容积151
8.4.2爪式真空泵压缩比151
8.4.3爪式真空泵几何抽速152
8.5爪式真空泵保养维护153

第9章分子真空泵与低温真空泵154
9.1分子真空泵154
9.1.1分子真空泵分类与工作原理156
9.1.2分子真空泵保养维护161
9.2低温真空泵162
9.2.1低温真空泵工作过程163
9.2.2低温真空泵的性能参数165
9.2.3低温真空泵的保养维护166

第10章真空系统部件材料与制造167
10.1涉及材料范围167
10.2材料性能要求167
10.2.1材料渗透性168
10.2.2材料出气速率169
10.2.3材料蒸气压171
10.2.4材料的其他性能171
10.3金属材料172
10.3.1铸件172
10.3.2钢及不锈钢172
10.3.3不锈复合钢板173
10.3.4有色金属174
10.4非金属材料178
10.4.1氟塑料178
10.4.2碳179
10.4.3碳纤维180
10.4.4碳纤维树脂复合材料180
10.4.5其它真空材料182
10.4.6辅助密封材料182
10.5真空系统部件铸造工艺184
10.5.1铸造工艺的分类184
10.5.2铸造工艺的主要特点185
10.5.3铸造工艺的发展趋势185
10.5.4铸造常见缺陷185
10.5.5铸造质量控制187
10.5.6铸造过程189
10.5.7浇铸系统190

第11章真空设备应用与展望192
11.1典型应用及真空设备要求192
11.1.1IC制备行业192
11.1.2新能源行业196
11.1.3化工行业应用197
11.1.4航天领域应用200
11.1.5集成部件使用201
11.2真空设备发展展望203

参考文献206

真空技术及真空获得设备被广泛应用到医药、化工、冶金、电子、材料及航天航空等多个领域，伴随科技进步其作用越发重要。
近年来国内诸多科研机构和企业加大了对真空技术的研究工作，我国在真空获得设备领域取得了显著进步，但与国外企业(如Edwards、pfeiffer、EBARA、Busch等)相比，仍存在一定差距，例如氢泵。
目前市面上关于真空技术方面的多数书籍甚至高校教材一般较为单一地呈现真空内容，更多的是从机械方面阐述，部分高校也是把其等同于纯机械技术。实际上真空技术涉及多个学科，需要整合高等数学、工程数学、物理学、材料科学、机械工程、电气工程和化学等多个领域的知识，但是市面上很少有这样的综合书籍。高校师生、行业技术人员都急需一本能体现真空整体技术或解决方案的书籍，帮助大家“补基础、找方向、引思路、给方法”。
为了从这些角度切中读者的诉求，本书力求将复杂的技术概念和操作步骤转化为易于理解的语言和图片，帮助读者从实践的角度深入掌握真空技术和真空获得设备的基本原理。每一章都配有丰富的实例和图表，旨在加深读者对真空设备工作的理解，并提供在实际工作中可能遇到的问题和解决方案。此外，本书还涵盖了真空设备的最新发展趋势和技术创新，帮助读者了解行业前沿信息。除了技术细节，本书还探讨了真空技术在不同领域的实际应用案例。通过这些案例，读者能够更好地理解真空技术如何在实际应用中发挥作用，从而激发他们在各自领域中的创新思维。希望通过这些实际案例的介绍，能够启发读者在自己的专业领域中应用真空技术，推动技术进步。
本书由张志林任主编，王军任副主编。在本书编写过程中，特别感谢厦门东亚机械工业股份有限公司总经理韩文浩先生、北京京仪集团有限责任公司总经理沈洪亮先生、东北大学张世伟教授对本书编写给予的指导和帮助，也十分感谢化学工业出版社编辑在出版过程中的大力支持。本书最后由张志林统稿并定稿。
由于作者本身水平及编写时间所限，书中难免存在疏漏和不足之处，恳请广大读者批评指正。

编者