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“真空”这个概念是在300多年前产生的。1643年，物理学家托里拆利做了这样一个实验：首先在一端密封的长玻璃管中注满汞，然后把玻璃管倒过来，插入一个盛有汞的槽内。这时发生了一个令托里拆利惊讶的现象：汞并不全都流入槽内，而是形成了一根汞柱，汞柱的顶端形成了一段真空。他测量了汞柱的高度，大约是760mm。他由此计算出1个标准大气压的数值，即在标准重力加速度下，高度为760mm的汞柱在单位面积上的压力。帕（Pa）是压强的单位，1Pa等于0.0075mmHg。
气体分子时刻处于杂乱无章的运动状态下，分子之间不断地发生着相互碰撞。在两次碰撞之间，分子自由飞过一段路程，称为自由程。两次碰撞之间的自由程各不相同，由此平均自由程的概念被提出。气体分子的平均自由程可以通过近似计算得到，在标准大气压下，气体分子的平均自由程很小，只有几十纳米；在
Pa下，平均自由程达5mm；当压强降到
Pa时，平均自由程更大，达到几十米！
虽然在高真空环境下气体分子的平均自由程很大，但是容器内气体分子的数量还是非常多的。以
Pa的真空为例：分子的平均自由程等于50cm，在1cm
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的体积内，气体分子数为4万亿个！可以看出，所谓“真空”，并不是一个真正空虚的空间，里面还有大量的气体分子。但我们应该承认，在高真空下，容器里又是一个相当空虚的空间，气体分子可以自由运动，在器壁间往返多次才能遇到另一个气体分子。
在真空电子学中，“真空”指的是电子管或真空室内部气压非常低（几乎可以忽略不计）的状态。电子管或真空室中的气压通常非常接近零，这样可以减小电子与气体分子碰撞的可能性，从而保证电子的自由移动和传输。这种几乎无气体的环境有助于提高电子器件的性能和可靠性。真空相关的概念还包括真空度、真空密度、真空泵等。真空度表示一定空间内真空的程度，通常用压强或气体分子数来表示；真空密度则表示单位体积内的气体分子数；真空泵是将空气或其他气体抽取出来以获得真空状态的设备。截至本书成稿之日，人们已经研究出各种真空泵（如机械泵、扩散泵、离子泵、分子泵等），再加上一些辅助方法，可以获得
Pa以下的高真空环境。
在真空电子学中，了解真空的性质和特点对设计和制造真空电子器件是至关重要的，因为真空环境会影响器件的性能和运行效果。因此，理解真空相关的概念是真空电子学研究和应用的基础。
在真空电子器件中，从阴极发射的电子将在电场与磁场的作用下运动，在运动过程中，必须尽量避免与气体分子发生碰撞。所以，真空电子器件内应该保持足够高的真空度，也就是平均自由程应该大于管壳的尺寸。电子管的真空度通常优于
Pa，即平均自由程大于几十米！此外，电子管的阴极属于活性表面，也需要在真空的环境下工作，以保证发射表面不受破坏，使电子管具有比较长的寿命。