tyhjiöissä

Tyhjiöissä tarkoitetaan tiloja, joissa kaasun paine on huomattavasti alle ilmanpaineen ympäristössä. Tyhjiö ei yleensä ole täyttä tyhjyyttä; tilassa on vain vähän kaasumolekyylejä, mikä muuttaa kaasujen liike- ja lämmönjohtavuusominaisuuksia sekä estää joitakin kemiallisia reaktioita. Absoluuttinen tyhjiö (0 Pa) on fyysisesti saavuttamaton; käytännössä tyhjiöt määritellään mitatun paineen perusteella ja esitetään yleisesti pascaleina (Pa), torrina tai millibaarina (mbar).

Tyhjiötilojen saavuttamiseen käytetään erilaisia pumpputekniikoita. Mekaaniset pumput sekä difuusiopumpputekniikka poistavat kaasua tilasta, joita seuraavat turbomolekyylipumput ja ionipumput erittäin matalien paineiden saavuttamiseksi. Kryopumput hyödyntävät kaasujen tiivistymistä kylmässä tilassa. Paineen mittaamiseen käytetään useita mittareita, kuten Pirani-, Penning- ja ionigauges. Eri painealueet jaottuvat tyypillisesti matalaan, korkeaan sekä ultra- tai korkeaa puolta tyhjiöihin sovelluksesta riippuen.

Sovellukset ovat moninaisia. Laboratorioissa tyhjiöitä käytetään kemiallisissa reaktioissa, materiaalitutkimuksessa ja analyyttisissä mittauksissa. Elektronimikroskopoissa (SEM ja TEM) sekä monien puolijohdevalmistuksen prosessien litografiassa ja pinnoituksessa vaaditaan erittäin matalia tai korkeita tyhjiötiloja. Avaruus- ja avaruustutkimuksessa tyhjiöt auttavat simuloimaan avaruuden kaasuttomia oloja.

Haasteita tyhjiöissä ovat vuotojen hallinta, materiaalien outgassing sekä lämmönsiirto epätyhjissä tiloissa. Tiivisteiden, pintojen kunnon sekä jatkuva monitorointi ovat keskeisiä, jotta paine pysyy vakaana ja prosessit luotettavina.