Vakuumbereich

Vakuumbereich, in Wissenschaft und Technik auch als Vakuumspektrum bezeichnet, beschreibt den Bereich der Druckwerte unterhalb des Atmosphärendrucks, in dem Gasdichte und Molekülbewegung maßgeblich das Verhalten von Systemen beeinflussen. In diesem Bereich steigt die mittlere freie Wegstrecke der Moleküle deutlich an, wodurch Ursachen wie Diffusion, Adsorption und Streuung eine zentrale Rolle spielen. Die Grenzwerte des Vakuums werden durch Normen definiert und variieren je nach Quelle, doch allgemein erkennt man eine Folge von Stufen mit zunehmender Tiefe des Drucks.

Zu den Standardstufen gehören Grobvakuum, Mittleres Vakuum, Hohes Vakuum, Ultrahochvakuum (UHV) und Extremhochau vakuum (XHV). Die Begriffe markieren grob die Größenordnung des Restdrucks, exakte Grenzen sind normativ unterschiedlich festgelegt. Typisch steigt bei tieferem Druck die mittlere freie Wegstrecke der Moleküle, während Outgassing und Leckage stärker ins Gewicht fallen. Anwendungen finden sich in der Elektronenmikroskopie, der Halbleiterfertigung, der Beschichtungstechnik, der Spektroskopie und in vielen Grundlagenexperimenten der Physik und Chemie.

Technisch wird das Vakuum durch verschiedene Pumpenarten aufrechterhalten, ergänzt durch geeignete Dichtungen, Materialien und Oberflächenbehandlungen. Typische Systeme kombinieren mechanische Vorpumpen, Turbomolekularpumpen, Diffusionspumpen oder Kryopumpen; zur Messung werden Gaugesysteme wie Ionisations-, Pirani- oder Kombinationsgauges eingesetzt. Wichtige Aspekte sind Outgassing, Kontamination, Bake-out und Wartung, die die erreichbaren Druckwerte und die Stabilität des Vakuums bestimmen.