Tyhjiöolosuhteista

Tyhjiöolosuhteista tarkoittavat tilaa, jossa ilmanpaine on huomattavasti alhaisempi kuin normaalissa ilmakehässä. Tyhjiön taso mitataan paineena ja käytetään yleisesti pascaleina (Pa) tai Torr-yksikkönä (1 Torr ≈ 133,3 Pa). Tyhjiö voidaan jakaa yleisimmin kolmeen/neljään painealueeseen: karkeatyhjiö (rough vacuum) noin 760 Torrista noin 1 Torriin; keskityhjiö (medium vacuum) noin 1 Torrista 10^-3 Torriin; korkeatyhjiö (high vacuum) 10^-3 Torrista 10^-9 Torriin; ultrakorkea tyhjiö tai UHV (ultra-high vacuum) alle 10^-9 Torriin. Näille arvoille annetaan käytännön sovelluksissa hieman erilaisia rajaarvoja, mutta kyseiset luokat kattavat yleisimmät käyttötarkoitukset.

Tyhjiöolosuhteiden saavuttaminen ja ylläpito riippuvat tarkoituksesta ja laitteen rakenteesta. Pumpputekniikalla ja eristämisellä pyritään vähentämään kaasujen pääsyä tilaan sekä alentamaan kaasujen vapautumista (outgassing) tahtiin, joka on käyttöalueen mukaan hallittavissa. Yleisimmät pumput ovat mekaaniset pumput sekä korkeamman tyhjiön pumput kuten turbomolekyylipumput, diffuuspumput ja ionipumput. Ultratäytyy saavuttamiseksi käytetään usein useamman pumpun yhdistelmää sekä tarvittaessa cryopumpuja.

Tyhjiön mittaus perustuu paineen mittauksiin. Laitteistoon kuuluvat muun muassa Pirani-/thermistorimittarit (alhaisemmille paineille) sekä Bayard–Alpert -tyyppiset ionimittarit ultrakorkean tyhjiön alueella. Mittausta täydentävät widens, esimerkiksi kapasitiiviset tai mekaaniset mittarit, riippuen halutusta painealueesta.

Tyhjiöolosuhteet ovat olennaisia esimerkiksi tartuntapintojen tutkimuksessa, puhtaudessa, puolijohde-, materiaalinkäsittely- sekä hiukkas- ja spektraaliohjelmissa. Ne edellyttävät huolellista valintaa materiaaleista, liitoksista ja johtojärjestelmistä sekä kontrolloitua prosessinhallintaa.