tyhjiöjärjestelmästä

Tyhjiöjärjestelmä on laitteisto, jonka tehtävänä on ylläpitää alipainetta poistamalla kaasumolekyylejä tilasta. Järjestelmä koostuu tyhjiötilasta, pumppausverkostosta, venttiileistä, liitoksista sekä mittaus- ja ohjauslaitteista. Lisäksi siihen voi kuulua lämpötilan hallintaan ja kuivatukseen tarkoitettuja komponentteja sekä eristettyjä tilavuuksia prosesseja varten.

Järjestelmän pumppausjärjestelmät voivat olla monipuolisia. Mekaaniset pumput tuottavat karkea-tyhjiön, turbomolekyylipumput sekä diffuusiopumput ja ionipumput mahdollistavat korkeampien tyhjiöiden saavuttamisen. Usein käytetään backing-pumppua tukemaan imua ja mahdollistamaan tietyn paineen alueet. Tyhjiöjärjestelmät eivät toimi yksittäisillä pumpeilla, vaan niiden suorituskyky ja käyttöturvallisuus riippuvat pumpun yhteistoiminnasta sekä venttiileistä.

Paineen mittaamiseen käytetään useita antureita ja mittaustapoja. Paine ilmoitetaan pascaleina (Pa), torrina tai millibaarina (mbar). Tyhjiötilat jaotellaan yleisesti karkea-tyhjiöön (noin 1 mbar – 10^-3 mbar), korkeaan tyhjiöön (noin 10^-3 mbar – 10^-7 mbar) sekä ultra- ja erittäin korkeaan tyhjiöön (alle 10^-7 mbar; usein 10^-9–10^-12 mbar). Mittauksessa käytetään Pirani- ja ionisaatiopainesensoreita sekä manometrejä.

Materiaaleilla ja pinnoitteilla on merkittävä vaikutus; outgassing on yleinen lähde paineen nousulle. Usein käytetään ruostumatonta terästä sekä metallisia tiivisteitä (esim. ConFlat), koska ne soveltuvat hyvin korkeille tyhjiöille. Järjestelmät vaativat säännöllistä vuototarkkailua sekä puhdistusta ja mahdollisesti bake-outia.

Käyttökohteet kattavat elektronimikroskopian, materiaalitutkimuksen, puolijohde- ja pintapinnoitteiden valmistuksen (PVD/CVD), massaspektrometrian sekä useita laboratorio- ja teollisia sovelluksia.