Co to jest ultra-wysoka próżnia?
Ultra-wysoka próżnia odnosi się do ciśnień poniżej 10-7 paskali lub 100 nanopaskali (jedna dziesiąta milionowa paskala). Dla porównania ciśnienie atmosferyczne wynosi 101,3 kPa (kilopaskale), ponad miliard razy więcej, ciśnienie wewnątrz żarówki wynosi około 1 paskala, a ciśnienie w ściankach termosu wynosi około 0,1 paskala. Nawet przestrzeń kosmiczna w okolicy Ziemi nie jest ultrawysoką próżnią, ponieważ ma ciśnienie około 100 mikropaskali, tysiąc razy większe niż w ultrawysokiej próżni. W ultrawysokiej próżni średnia wolna droga każdej cząsteczki gazu wynosi 40 km, więc cząsteczki te zderzą się wiele razy ze ścianami swojej komory, zanim zderzą się ze sobą.
Ultra-wysoka próżnia jest stosowana przede wszystkim do technik analizy powierzchni, takich jak spektroskopia elektronowa Augera, rentgenowska spektroskopia fotoelektronowa, spektrometria masowa jonów wtórnych, spektroskopia desorpcji termicznej, spektroskopia fotoemisji z rozdzielczością kątową oraz techniki wzrostu cienkich warstw wymagające wysokiej czystości, takie jak molekularne epitaksja wiązki i chemiczne osadzanie z fazy gazowej UHV. Ultra-wysoka próżnia jest również stosowana w akceleratorach cząstek, aby stworzyć pustą ścieżkę wiązki.
Tworzenie ultra wysokiej próżni wymaga nadzwyczajnych środków. Specjalne konstrukcje komór minimalizują powierzchnię, należy stosować pompy o dużej prędkości, w tym pompy równoległe, w przypadku pomp stosuje się rurki o wysokiej przewodności, należy wyeliminować studzienki uwięzionego gazu (jak w gwintach śrub), ściany komory należy schłodzić do temperatur kriogenicznych aby uniknąć sublimacji gazów uwięzionych w kieszeniach nanoskopowych, wszystkie części metalowe muszą być elektropolerowane, należy stosować materiały o niskiej emisji gazów, takie jak stal nierdzewna, a system należy piec w temperaturze 250–400 ° C (482–752 ° C) F) w celu usunięcia śladów węglowodorów lub wody. Odgazowywanie - powolne wtłaczanie cząsteczek gazu przez małe pęknięcia w komorze - może być poważnym problemem. Niektóre komory mogą nie być w stanie wytworzyć ultra wysokiej próżni ze względu na sposób ich wytworzenia, a sprzęt musi zostać wyrzucony i wymieniony. Z tych wszystkich powodów osiągnięcie bardzo wysokiej próżni może być kosztowne i trudne.
Chociaż ultrawysoka próżnia może wydawać się ekstremalna, niektóre środowiska są jeszcze lepszą próżnią, w tym na powierzchni Księżyca i przestrzeni międzygwiezdnej. Niektóre obszary kosmosu, takie jak pustka Boötes, są tak rzadkie, że na metr sześcienny przypada tylko jeden atom.