Tyhjiötekniikkaa

Tyhjiötekniikkaa käsittelee alipaineisten tilojen luomista, ylläpitämistä sekä niiden mittaamista ja kontrollointia erilaisten prosessien ja laitteiden välillä. Tyhjiöolosuhteet pienentävät kaasujen aktiivisuutta, vähentävät epäpuhtauksia ja mahdollistavat monimutkaisia fysikaalisia ja kemiallisia ilmiöitä sekä paremmat valmistus- ja tutkimusfasiliteetit.

Tyhjiö jaetaan yleisesti paine-erien mukaan. Rough tai low vacuum kattaa suurimman osan arjen sovelluksista ja ilmenee noin 10^2–1 mbarin painealueella. High vacuum ja tätä kehittyneemmät tilat ovat noin 10^-3–10^-9 mbarin välillä, ja ultra-high vacuum määritellään usein sen alapuolella, tyypillisesti alle 10^-9 mbarin. Eri sovellukset vaativat eri paineita, ja järjestelmät suunnitellaan vastaavasti.

Pumpputekniikkaan kuuluu useita lähestymistapoja. Mekaaniset pumput, kuten mäntä- tai ruuvipumppujen ryhmä, poistavat kaasua tilasta mekaanisesti. Tehokkaampia ja korkeamman tyhjiön toteuttamiseksi käytetään turbomolekyyli- ja diffuusiopumppuja sekä ionipumppuja ja cryopumppuja. Taustapohjaisia epäpuhtauksia hallitaan menetelmillä kuten esipuhdistus, hanke- tai kuumabakeus sekä metallitiivisteiden käyttö elastomeeritiivisteiden sijaan.

Mittaukseen käytetään paineen mittausmenetelmiä kuten Pirani-, Penning- ja ionisointimittauksia sekä rajoite- ja kalibrointitekniikoita. Järjestelmien ohjaus ja hajaantuneisuuden hallinta vaativat huolellista vuotojen etsimistä, materiaalivalintaa sekä puhtaus- ja pintakäsittelymenetelmiä.

Sovellukset kattavat puolijohdeteollisuuden ja pintakuvauksen sekä fysiikan ja kemian tutkimuslaitteistot. Tyhjiötekniikkaa hyödynnetään esimerkiksi ohutkalvon tarttumisen parantamiseksi, elektronimikroskopiassa, massaspektrometriassa sekä avaruus- ja materiaalitutkimuksessa.