Kas ir īpaši augsts vakuums?

Īpaši augsts vakuums attiecas uz spiedienu, kas ir zemāks par 10–7 paskaliem vai 100 nanopaskāliem (viena desmitmiljonā daļa no paskaliem). Salīdzinājumam, atmosfēras spiediens ir 101.3 kPa (kilopaskāli), kas ir vairāk nekā miljards reižu lielāks, spiediens spuldzes iekšpusē ir aptuveni 1 paskals, bet spiediens termosa sienās ir aptuveni 0.1 paskals. Pat kosmosa apgabalā ap Zemi nav īpaši augsts vakuums, jo tajā ir aptuveni 100 mikropaskālu spiediens, kas ir tūkstoš reižu lielāks nekā īpaši augstā vakuumā. Īpaši augstā vakuumā katras gāzes molekulas vidējais brīvais ceļš ir 40 km, tāpēc šīs molekulas daudzas reizes sadursies ar savas kameras sienām, pirms sadursies viena ar otru.

Īpaši augstu vakuumu galvenokārt izmanto virsmas analītiskos paņēmienus, piemēram, Augera elektronu spektroskopijā, rentgena fotoelektronu spektroskopijā, sekundārajā jonu masas spektrometrijā, termiskās desorbcijas spektroskopijā, leņķiskās izšķirtspējas fotoemisijas spektroskopijā un plānās kārtiņas augšanas paņēmienos, kam nepieciešama augsta tīrība, piemēram, molekulārajā. staru epitaksija un UHV ķīmiskā tvaiku pārklāšana. Īpaši augsts vakuums tiek izmantots arī daļiņu paātrinātājos, lai izveidotu tukšu staru kūļa ceļu.

Īpaši augsta vakuuma radīšana prasa ārkārtas pasākumus. Īpašas kameras konstrukcijas samazina virsmas laukumu, ir jāizmanto ātrgaitas sūkņi, tostarp paralēlie sūkņi, sūkņiem tiek izmantotas augstas vadītspējas caurules, ir jālikvidē notvertās gāzes bedres (tāpat kā skrūvju vītņos), kameras sienas ir jāatdzesē līdz kriogēnai temperatūrai. lai izvairītos no nanoskopiskās kabatās iesprostoto gāzu sublimācijas, visām metāla daļām jābūt elektropulētām, jāizmanto materiāli ar zemu gāzu emisiju, piemēram, nerūsējošais tērauds, un sistēma jācep 250 °C līdz 400 °C (482 °F līdz 752 °C) temperatūrā. F) lai noņemtu ogļūdeņraža vai ūdens pēdas. Liela problēma var būt gāzes izvadīšana — lēna gāzes molekulu iekļūšana caur sīkām plaisām kamerā. Dažas kameras var nebūt spējīgas radīt īpaši augstu vakuumu to izgatavošanas veida dēļ, un aparatūra ir jāizmet un jānomaina. Visu šo iemeslu dēļ īpaši augsta vakuuma sasniegšana var būt dārga un sarežģīta.

Lai gan īpaši augsts vakuums var šķist ārkārtējs, dažas vides ir vēl labākas, tostarp Mēness virsma un starpzvaigžņu telpa. Daži kosmosa reģioni, piemēram, Boötes tukšums, ir tik reti sastopami, ka uz kubikmetru ir tikai viens atoms.