Wat is ultrahoog vacuüm?
Ultrahoog vacuüm verwijst naar drukken lager dan 10-7 pascal of 100 nanopascal (één tien miljoenste van een pascal). Ter vergelijking: de atmosferische druk is 101,3 kPa (kilopascal), meer dan een miljard keer groter, de druk in een gloeilamp is ongeveer 1 pascal en de druk in de wanden van een thermoskan is ongeveer 0,1 pascal. Zelfs de ruimte in het gebied rond de aarde is geen ultrahoog vacuüm, omdat het een druk heeft van ongeveer 100 micropascalen, duizend keer groter dan in een ultrahoog vacuüm. In een ultrahoog vacuüm is het gemiddelde vrije pad van elk gasmolecuul 40 km, dus deze moleculen zullen vele malen tegen de wanden van hun kamer botsen voordat ze tegen elkaar botsen.
Ultrahoog vacuüm wordt voornamelijk gebruikt voor oppervlakteanalysetechnieken, zoals Auger-elektronenspectroscopie, röntgenfoto-elektronspectroscopie, secundaire ionenmassaspectrometrie, thermische desorptiespectroscopie, in hoek opgeloste foto-emissiespectroscopie en dunne filmgroeitechnieken die een hoge zuiverheid vereisen, zoals moleculaire moleculen beam epitaxy en UHV chemische dampafzetting. Ultrahoog vacuüm wordt ook gebruikt in deeltjesversnellers om een leeg straalpad te creëren.
Het creëren van een ultrahoog vacuüm vereist buitengewone maatregelen. Speciale kamerontwerpen minimaliseren het oppervlak, hogesnelheidspompen, inclusief parallelle pompen, moeten worden gebruikt, hooggeleidende buizen worden gebruikt voor pompen, kuilen met ingesloten gas (zoals in schroefdraad) moeten worden geëlimineerd, kamerwanden moeten worden gekoeld tot cryogene temperaturen om sublimatie van gassen in nanoscopische holtes te voorkomen, moeten alle metalen delen worden geëlektropolijst, moeten materialen met een lage ontgassing zoals roestvrij staal worden gebruikt en moet het systeem worden gebakken bij 250 ° C tot 400 ° C (482 ° F tot 752 °) F) om koolwaterstof- of watersporen te verwijderen. Uitgassen - de langzame indringing van gasmoleculen door kleine scheuren in de kamer - kan een groot probleem zijn. Sommige kamers zijn mogelijk niet in staat om een ultrahoog vacuüm te produceren vanwege de manier waarop ze zijn gefabriceerd en de hardware moet worden weggegooid en vervangen. Om al deze redenen kan het bereiken van een ultrahoog vacuüm duur en moeilijk zijn.
Hoewel ultrahoog vacuüm extreem lijkt, zijn sommige omgevingen een nog beter vacuüm, inclusief het oppervlak van de maan en de interstellaire ruimte. Sommige gebieden in de ruimte, zoals de leegte van Boötes, zijn zo zeldzaam dat er slechts één atoom per kubieke meter is.