Was ist ultrahohe Vakuum?

Ultra-hohes Vakuum bezieht sich auf Drücke von weniger als 10 ^{–7 Pascal} oder 100 Nanopascals (eine zehn Millionster Pascal).Im Vergleich dazu beträgt der atmosphärische Druck 101,3 kPa (Kilopascals), mehr als eine Milliardenfache, der Druck in einer Glühbirne etwa 1 Pascal und der Druck in den Wänden eines Thermoskasspasse etwa 0,1 Pascals.Sogar der Weltraum in der Gegend um die Erde ist kein ultrahoher Vakuum, da er einen Druck von etwa 100 Mikropaszialen hat, tausendmal höher als in einem ultrahohen Vakuum.In einem extrem hohen Vakuum beträgt der mittlere freie Weg jedes Gasmoleküls 40 km, so

Ultra-hohes Vakuum wird hauptsächlich für Oberflächenanalysetechniken wie Auger-Elektronenspektroskopie, Röntgen-Photoelektronenspektroskopie, Sekundärionenmassenspektrometrie, thermische Desorptionsspektroskopie, Winkel-aufgelöstes Photoemissionsspektroskopie und Dünnfilmwachstumstechniken verwendet, die hohe Reinheit erfordern, wie z.als Molekülstrahl -Epitaxie und UHV -chemische Dampfabscheidung.Ultrahohe Vakuum wird auch in Partikelbeschleunigern verwendet, um einen leeren Strahlpfad zu erzeugen.

Erzeugung eines ultrahohen Vakuums erfordert außergewöhnliche Maßnahmen.Spezielle Kammerdesigns minimieren Oberflächen, Hochgeschwindigkeitspumpen, einschließlich paralleler Pumpen, müssen verwendet werden. Hochleitungsschläuche werden für Pumpen verwendet, Gruben aus eingeschlossenem Gas (wie in Bolzenfäden) müssen beseitigt werden. Kammerwände müssen auf kryogene Temperaturen abgekühlt werdenUm die Sublimation von in nanoskopischen Taschen eingeschlossenen Gasen zu vermeiden, müssen alle Metallteile elektropoliert sein, niedrig ausgelassene Materialien wie Edelstahl müssen verwendet werden, und das System muss bei 250 ° C bis 400 ° C (482 ° F bis 752 ° gebacken werdenF) Kohlenwasserstoff- oder Wasserspuren entfernen.Outgassing mdash;das langsame Eindringen von Gasmolekülen durch winzige Risse in der Kammer Mdash;Kann ein großes Problem sein.Einige Kammern sind möglicherweise nicht in der Lage, ein ultrahoher Vakuum zu produzieren, da sie hergestellt wurden, und die Hardware muss herausgeworfen und ersetzt werden.Aus all diesen Gründen kann das Erreichen von ultrahoher Vakuum teuer und schwierig sein.

Obwohl das ultrahohe Vakuum extrem erscheinen mag, sind einige Umgebungen ein noch besseres Vakuum, einschließlich der Oberfläche des Mondes und des interstellaren Raums.Einige Raumregionen, wie die Boöts -Leere, sind so verdünnt, dass es nur ein Atom pro Kubikmeter gibt.