Che cos'è il vuoto ultra alto?
Il vuoto ultra elevato si riferisce a pressioni inferiori a 10 −7 pascal o 100 nanopascal (un decimilionesimo di un pascal). In confronto, la pressione atmosferica è 101,3 kPa (kilopascal), più di un miliardo di volte maggiore, la pressione all'interno di una lampadina è di circa 1 pascal e la pressione nelle pareti di un thermos è di circa 0,1 pascal. Anche lo spazio esterno nell'area intorno alla Terra non è un vuoto ultra elevato, poiché ha una pressione di circa 100 micropascali, mille volte maggiore rispetto a un vuoto ultra elevato. In un vuoto ultra elevato, il percorso libero medio di ciascuna molecola di gas è di 40 km, quindi queste molecole si scontreranno molte volte con le pareti della loro camera prima di scontrarsi.
Il vuoto ultra elevato viene utilizzato principalmente per tecniche analitiche di superficie, come la spettroscopia elettronica Auger, la spettroscopia fotoelettronica a raggi X, la spettrometria di massa di ioni secondari, la spettroscopia di desorbimento termico, la spettroscopia di fotoemissione ad angolo risolto e le tecniche di crescita del film sottile che richiedono elevata purezza, come molecolare epitassia del fascio e deposizione chimica da vapore UHV. Il vuoto ultra elevato viene utilizzato anche negli acceleratori di particelle per creare un percorso del fascio vuoto.
La creazione di un vuoto ultra alto richiede misure straordinarie. I design speciali della camera minimizzano la superficie, devono essere utilizzate pompe ad alta velocità, comprese le pompe parallele, tubi ad alta conduttanza per le pompe, pozzi di gas intrappolati (come nelle filettature dei bulloni) devono essere eliminati, le pareti della camera devono essere raffreddate a temperature criogeniche per evitare la sublimazione di gas intrappolati in sacche nanoscopiche, tutte le parti metalliche devono essere elettrolucidate, devono essere utilizzati materiali a bassa degassificazione come l'acciaio inossidabile e il sistema deve essere cotto a una temperatura compresa tra 250 ° C e 400 ° C (tra 482 ° F e 752 ° F) per rimuovere tracce di idrocarburi o acqua. Il degassamento - la lenta intrusione di molecole di gas attraverso minuscole crepe nella camera - può essere un grosso problema. Alcune camere potrebbero non essere in grado di produrre un vuoto ultra elevato a causa del modo in cui sono state fabbricate e l'hardware deve essere espulso e sostituito. Per tutti questi motivi, raggiungere un vuoto altissimo può essere costoso e difficile.
Sebbene il vuoto ultra elevato possa sembrare estremo, alcuni ambienti sono un vuoto ancora migliore, compresa la superficie della Luna e lo spazio interstellare. Alcune regioni dello spazio, come il vuoto di Boötes, sono così rarefatte che esiste un solo atomo per metro cubo.