Tyhjiötilanteisiin

Tyhjiötilanteisiin viittaa tilanne, jossa tilan kaasupaine on huomattavasti alempi kuin ilmanpaine, mikä johtaa kaasumolekyylien alhaisempaan tiheyteen ja pitkään mean free pathiin. Näissä oloissa molekyylien välinen törmäyskeskimääräinen määrä on vähäisempi, ja kaasun käyttäytyminen poikkeaa merkittävästi normaalista ilmanpaineessa.

Tyhjiötilanteet luokitellaan yleisesti kolmeen ryhmään: karkeatyhjiöön, korkeatyhjiöön ja erittäin korkeaan tyhjiöön (UHV). Käytetyt paineet ja tekniset ratkaisut vaihtelevat näiden luokkien mukaan, ja kunkin tason vaatimukset heijastuvat sekä laitteistoon että prosessien kontrolliin.

Käytännössä tyhjiötilanteissa hyödynnetään erilaisia pumpputekniikoita ja tiloja. Yleisimmät pumput ovat mekaaniset imuspumpun, turbomolekyylipumpun ja ionipumpun yhdistelmät, joita käytetään yhdessä tiivisteiden ja tyhjiöastian kanssa. Seiniä, kiinnityksiä ja tiiveyksiä suunnitellaan kaasun vapautumisen vähentämiseksi ja materiaalien soveltuvuuden parantamiseksi. Tyhjiöpahoihin kiinnittyminen ja outgassing ovat tärkeimmät tekijät, jotka on huomioitava.

Mittaukessa käytetään useita mittareita, kuten Pirani-gauge, termoelementti-gauge, ionisointigauge ja kapasitiivinen manometri, joilla määritetään paine ja puhtauden taso.

Sovelluksia ovat elektronimikroskopit, puolijohdeteollisuuden valmistus, vakuumipäällysteet ja muut prosessit sekä perustavat fysiikan kokeet, joissa alhainen kaasutiheys mahdollistaa kontrolloidut hiukkas- tai fotonivaihtelut.

Haasteina ovat vuotojen havaitseminen, materiaalin outgassing sekä lämmitys- ja kunnossapitotarpeet, jotka vaikuttavat järjestelmän vakauteen ja saavuttetuun tyhjiötilaan.