Wat is ultrahoge vacuüm?
Ultrahoge vacuüm verwijst naar drukken lager dan 10 −7 Pascal of 100 nanopascals (een tien miljoenste van een pascal).Ter vergelijking: de atmosferische druk is 101,3 kPa (kilopascal), meer dan een miljard keer groter, de druk in een gloeilamp is ongeveer 1 pascal, en de druk in de wanden van een thermoskaas is ongeveer 0,1 pascals.Zelfs de ruimte in het gebied rond de aarde is niet een ultrahoge vacuüm, omdat het een druk heeft van ongeveer 100 micropascals, duizend keer groter dan in een ultrahoge vacuüm.In een ultrahoge vacuüm is het gemiddelde vrije pad van elk gasmolecuul 40 km, dus deze moleculen zullen vele malen botsen met de wanden van hun kamer voordat ze tegen elkaar botsen.
Ultrahoge vacuüm wordt voornamelijk gebruikt voor oppervlakte-analytische technieken, zoals Auger-elektronenspectroscopie, röntgenfoto-elektronenspectroscopie, secundaire ionenmassaspectrometrie, thermische desorptiespectroscopie, hoekopgeloste foto-emissiespectroscopie en dunne filmgroeitechnieken die hoge zuiverheid vereisen, dergelijke, dergelijkeals moleculaire bundelpitaxie en UHV chemische dampafzetting.Ultrahoge vacuüm wordt ook gebruikt in deeltjesversnellers om een leeg bundelpad te creëren.
Het creëren van een ultrahoge vacuüm vereist buitengewone maatregelen.Speciale kamerontwerpen minimaliseren het oppervlak, hoge snelheidspompen, inclusief parallelle pompen, moeten worden gebruikt, high-geleidingsslangen worden gebruikt voor pompen, pakken van gevangen gas (zoals in boutdraden) moeten worden geëlimineerd, kamerwanden moeten worden gekoeld tot cryogene temperaturenOm sublimatie van gassen in nanoscopische zakken te voorkomen, moeten alle metalen onderdelen worden geëlekteerd, moeten lage outgasserende materialen zoals roestvrij staal worden gebruikt, en het systeem moet worden gebakken bij 250 ° C tot 400 ° C (482 ° F tot 752 °.F) om koolwaterstof- of watersporen te verwijderen.Outgassing mdash;De langzame inbraak van gasmoleculen door kleine scheuren in de kamer mdash;kan een groot probleem zijn.Sommige kamers zijn mogelijk niet in staat om een ultrahoog vacuüm te produceren vanwege de manier waarop ze zijn gefabriceerd, en de hardware moet worden weggegooid en vervangen.Om al deze redenen kan het bereiken van ultrahoge vacuüm duur en moeilijk zijn.
Hoewel ultrahoge vacuüm misschien extreem lijkt, zijn sommige omgevingen een nog beter vacuüm, waaronder het oppervlak van de maan en de interstellaire ruimte.Sommige ruimte met ruimte, zoals de Boötes -ongeldig, zijn zo ijle dat er slechts één atoom per kubieke meter is.