UHVUmgebungen

UHVUmgebungen, kurz für Ultra-Hochvakuumumgebungen, bezeichnet Bereiche oder Systeme, in denen der Gasdruck extrem niedrig ist. Typischerweise liegen die Drücke unter 10^-9 mbar (ca. 1×10^-7 Pa). In solchen Umgebungen wird die Dichte an Gasen so gering gehalten, dass Oberflächenprozesse und physikalische Eigenschaften von Materialien ungestört untersucht werden können. Anwendungen finden sich vor allem in der Oberflächenwissenschaft, der Halbleiterfertigung, der Materialforschung sowie in der Elektronen- oder Ionenmikroskopie.

Um UHV zu erreichen und zu erhalten, werden sorgfältig ausgewählte Materialien und Bauteile eingesetzt. Das Systemdesign umfasst gut abgedichtete Vakuumkammern, metallische Flansche, Backen des Systems bei hohen Temperaturen, um Outgassing zu reduzieren, sowie mehrere Pumpstufen wie Turbomolekularpumpen, Ionenpumpen oder Kryopumpen. Kontaminationsquellen werden minimiert; glatte Innenflächen erleichtern Reinigung. Mess- und Steuereinrichtungen umfassen spezielle Druckmessungen und Gasanalysatoren sowie Vorrichtungen zur Überwachung der Systemintegrität.

Zur Messung des Drucks kommen Ionisationsgaugensysteme (Bayard–Alpert), oft ergänzt durch Pirani- oder andere Grenzbereichsmessungen, sowie Residualgasanalysatoren (RGA) zur Bestimmung der Gaszusammensetzung. Diese Instrumente ermöglichen eine laufende Überwachung von Ausgasungen, Lecks und Kontaminationen.

Zu den typischen Anwendungen gehören Oberflächencharakterisierung (XPS, AES, STM/AFM, LEED), kontrollierte Abscheidungsverfahren (PVD, CVD) unter UHV, sowie Anwendungen in der Elektronen- und Ionenmikroskopie. Herausforderungen sind Outgassing, Leckagen und Kontaminationen; daher sind regelmäßiges Backen, Materialselektion und standardsgerechte Verbindungs- und Reinigungsverfahren entscheidend.