在真空条件下，气氛箱式炉内的压力会从环境大气压急剧变化到显著较低的范围。虽然标准炉在1013 hPa附近运行，但具有真空能力的炉可以将压力降低到-0.1 MPa（表压）的粗真空，或者根据系统的能力，达到低至10⁻³ hPa（绝对压力）的高真空水平。
将气氛炉转变为真空炉不仅仅是改变一个压力值；它将腔室转变为一个高度受控的环境，从一个简单的加热器根本性地改变其功能，成为一个用于材料纯化和高级合成的精密工具。
压力谱：从大气压到真空
了解不同的压力范围是有效利用气氛箱式炉的关键。操作压力直接决定了您可以进行的工艺类型。
标准大气压操作
在正常条件下，箱式炉在当地大气压或接近当地大气压的条件下运行。这通常在700 hPa到1060 hPa的范围内。此压力适用于一般热处理、退火和烧结工艺，在这些工艺中，与空气的相互作用不是问题或是有意为之。
向低（粗）真空的转变
真空处理的第一步是去除腔室中的大部分空气。这通常被称为“粗”或“低”真空。
许多系统额定可达到-0.1 MPa，这是一个表压测量值。这仅仅意味着内部压力比外部压力低一个大气压，使其接近零压状态。此水平对于在加热过程中防止大多数氧化是有效的。
实现高真空和超高真空
对于更敏感的应用，需要高真空或超高真空。这些系统使用多级泵来达到以绝对值测量的压力，例如1 Pa甚至10⁻³ hPa。
实现这些深真空水平对于去除残留和截留气体至关重要，从而能够在即使存在微量大气的情况下也无法进行的工艺。
为什么真空是材料加工中的关键工具
创造真空本身并不是目的；它是创造一个特定的、高度受控的加工环境的手段。
防止氧化和污染
使用真空的主要原因是去除反应性气体，尤其是氧气。在高温下，许多材料会迅速氧化，这可能会损坏样品。真空环境有效地消除了这种风险。
脱气和材料纯化
许多材料的结构中含有截留的气体。在真空中加热材料有助于这些气体从块状材料中逸出，这一过程称为脱气。这是纯化金属和制造用于高真空系统组件的关键步骤。
实现高级工艺
真空是化学气相沉积（CVD）等复杂技术的前提。在CVD中，将前体气体引入腔室以在基板上沉积薄膜。高真空确保在工艺开始前腔室是清洁的，并且前体气体可以到达基板而不会发生不必要的碰撞或反应。
理解技术权衡
达到并保持真空会带来标准大气炉中不存在的特定工程挑战和成本。
真空泵的作用
使用单个机械泵即可实现低真空（-0.1 MPa）。然而，达到高真空（10⁻³ hPa）需要一个多级泵送系统，通常结合粗抽泵和高真空泵（如涡轮分子泵或扩散泵）。这显著增加了复杂性和成本。
炉体密封和完整性
炉室必须气密密封以保持深真空。这需要高质量的垫圈、精密加工的门法兰以及用于电源和传感器的无泄漏馈通件。任何泄漏，无论多么小，都将阻止系统达到其目标压力。
压力测量：绝对压力与表压
区分表压和绝对压力至关重要。表压（例如-0.1 MPa）测量相对于外部大气的压力。绝对压力（例如10⁻³ hPa）测量相对于完美真空的压力。高端科学工艺几乎总是以绝对压力来表示精度。
根据您的目标做出正确选择
根据您需要为材料实现特定结果来选择真空度。
- 如果您的主要重点是简单的无氧化热处理：能够达到-0.1 MPa（表压）的低真空系统通常是足够且经济高效的。
- 如果您的主要重点是材料纯化或脱气：您将需要一个高真空系统来有效地去除块状材料中截留的气体。
- 如果您的主要重点是高级沉积（CVD）或敏感材料合成：具有多级泵送的超高真空系统（10⁻³ hPa或更低）对于纯度和工艺控制至关重要。
最终，选择正确的压力范围是为了创造理想的环境，以实现您所需的材料特性。
总结表：
| 压力条件 | 典型范围 | 主要应用 |
|---|---|---|
| 标准大气压 | 700–1060 hPa | 一般热处理、退火、烧结 |
| 低（粗）真空 | -0.1 MPa（表压） | 防止氧化、基本材料保护 |
| 高/超高真空 | 1 Pa 至 10⁻³ hPa（绝对） | 材料纯化、脱气、CVD 工艺 |
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