tyhjiöolosuhteet

Tyhjiöolosuhteet tarkoittavat tiloja, joissa kaasun paine on huomattavasti pienempi kuin ilmakehän. Täydellistä tyhjiötä ei ole mahdollista saavuttaa, sillä tilan materiaaleistakin vapautuu kaasua ja pienessäkin tilassa residual-kaasut sekä laitteen sisälle pääsy on tavallista. Tyhjiötilojen olemassaolo vaikuttaa kaasujen liikkeeseen, kemiallisiin reaktioihin ja pintakäyttäytymiseen, mikä tekee tyhjiöolosuhteista keskeiset monissa tutkimus- ja valmistusprosesseissa.

Luokittelu ja pääpiirteet: Tyhjiö voidaan yleensä jakaa matalan tyhjiön, korkean tyhjiön ja erittäin korkean tyhjiön eli UHV:n alueisiin. Matalan tyhjiön oloissa kaasun määrä on vielä huomattava ja molekyylien törmäystiheys korkea; korkean tyhjiön ja erityisesti UHV:n alueilla kaasupilvi on harvempaa ja molekyylien liikemäärä sekä keinot saavuttavat pinnat eroavat huomattavasti. Eri sovellukset vaativat erilaisia paine-olosuhteita.

Säätö ja laitteet: Tyhjiö saavutetaan poistamalla kaasua pumppujärjestelmillä, kuten käsikäyttöisillä tai automaattisilla mekaanisilla pumpuilla, turbomolekyylipumpuilla, diffuusiopumpuilla sekä eristemäisillä cryopumpuilla ja gettereillä. Laitteiden sisätilat sekä käytetyt materiaalit vaikuttavat outgassingiin ja siten tyhjiön ylläpitoon.

Sovellukset ja vaikutukset: Tyhjiöolosuhteita käytetään muun muassa hiukkasfysiikassa, pinnan- ja materiaalitieteissä, semiconductor-tekniikassa, elektronimikroskopiassa, elokuvatuotannossa sekä avaruustutkimuksessa. Tyhjiö nopeuttaa haihtumista, estää kaasun- ja hapettumiskäynnistymisiä sekä mahdollistaa kontrolloidut reaktiot ja tarkat mittaukset.

Mittaus ja laadunvarmistus: Paineen ja kaasukomponenttien määrän mittaukseen käytetään paineantureita ja kaasuseulontamittareita, kuten Pirani-, ionisensori- tai Mass Spectrometry -menetelmiä, joilla seurataan residual-kaasuja ja puhtautta.