tyhjiötiloja

Tyhjiötiloja ovat tilat tai rakenteet, joissa ilmanpaine on hyvin alhainen ympäröivään ilmaan verrattuna. Niissä kaasun määrä on minimoitu sekä poistamalla ilmaa että rajoittamalla kaasun pääsy tilaan. Tyhjiötilat ovat keskeisiä sekä tieteellisissä tutkimuksissa että teollisuudessa, missä se mahdollistaa vaikuttavat prosessit ja mittaukset, jotka eivät ole mahdollisia normaalissa ilmanpaineessa.

Paineen mukaan tyhjiötilat jaotellaan yleisesti matalavakuumiin (LV), korkeavakuumiin (HV), erittäin korkeavakuumiin (VHV) ja ultra-vakuumiin (UHV). Arvot vaihtelevat lähteestä, mutta tyypillisesti LV on suurempi kuin 1 mbar, HV noin 10^-3–1 mbar, VHV noin 10^-6–10^-3 mbar ja UHV alle noin 10^-6 mbar.

Rakenteeltaan tyhjiötilat voivat olla teräksisiä, lasisia tai komposiittisia; niitä suojaavat tiivisteet ja huolellinen pohjamaalaus. Tiivisteissä käytetään usein metallisia ratkaisuja (esim. kuparin leikkaustiivisteet) sen kestävyyden vuoksi korkeissa vakuumitasoissa. Tyhjiön saavuttamiseen käytetään pumppuja, kuten mekaanisia pumppuja, turbomolekyylipumppuja, diffuusiopumppuja sekä ionipumppuja. Ennen varsinaista käytön aloittamista tilat usein paahdetaan (bake-out) kaasujen poistamiseksi pintasidonnaisista epäpuhtauksista.

Mittausta ja valvontaa hoitavat paineenmittausmenetelmät; Pirani-, Penning- ja ionigauge-laitteet ovat yleisiä. Lisäksi käytetään lämpötilan- ja kaasukuormituksen mittauksia sekä vuotokoekäytössä eri menetelmiä. Tyhjiötilat vaativat huoltoa, kuten vuotojen etsimistä ja pinnan puhdistusta.

Sovellukset: elektronimikroskopia ja puolijohteiden valmistus sekä matalan, korkean ja ultra-high vakuumin vaativat tutkimus- ja tuotantoprosessit. Haasteet: kaasunoutgassing, vuotojen hallinta, materiaalien ja tiivisteiden kestokyvyn rajoitteet sekä järjestelmien monimutkaisuus.

---