真空
平均自由行程は分子密度に反比例する。分子密度はそのまま圧力に比例関係なので圧力に反比例し、圧力が低下すると平均自由行程が長くなる。この平均自由行程λを真空装置の代表的な長さL で割った値Kn をクヌーセン数という。
K n = λ / L {\displaystyle Kn=\lambda /L}
Kn が0.3以上、平均自由行程が真空空間の壁(例えば真空チャンバの壁)の間の距離の30倍より大きくなると分子同士の衝突ではなく殆どが分子と壁の衝突になる。このような領域を分子流領域(molecular flow region)という。
これに対して分子同士が十分衝突している領域(クヌーセン数<0.01)を粘性流領域(viscous flow region)という。粘性流領域の気体は連続流体として考えることが出来る。
クヌーセン数が0.01~0.3の間の場合は中間流領域(intermediate flow region)といい、分子流の性質と粘性流の性質が複雑に絡み合った振る舞いを示す。
主に半導体プロセスで利用されていて、電子やイオン、プラズマや光による化学反応を利用している。
減圧CVD
プラズマCVD
ガス源MBE
人工格子
太鼓を叩くと太鼓の皮がへこみ、その表面近傍の圧力が低くなる(気体分子の分布が疎になる)。しかし次の瞬間には皮が跳ね返ってくるため、皮の表面近傍の空気が押されて圧力が高くなる(気体分子の分布が密になる)。これを繰り返し圧力の変動が伝播すると音となる。真空中では気体分子の密度が低いため音源の振動を十分に伝えられなくなる。分子流領域にいたっては振動による気体分子の分布の粗密がほぼ生じないため音は発生しない。粘性流領域であれば音は伝播するが、気体分子の平均自由行程と音波の波長との兼ね合いで決まる。