Vad är Ultra-High Vacuum?
Ultrahögt vakuum avser tryck som är lägre än 10 −7 pascal eller 100 nanopascals (en tio miljondel av en pascal). Som jämförelse är atmosfärstrycket 101,3 kPa (kilopascals), mer än en miljard gånger större, trycket inuti en glödlampa är cirka 1 pascal, och trycket i en termos väggar är cirka 0,1 pascaler. Till och med yttre rymden i området runt jorden är inte ett ultrahögt vakuum, eftersom det har ett tryck på cirka 100 mikropascaler, tusen gånger större än i ett ultrahögt vakuum. I ett ultrahögt vakuum är den genomsnittliga fria vägen för varje gasmolekyl 40 km, så dessa molekyler kommer att kollidera många gånger med väggarna i kammaren innan de kolliderar med varandra.
Ultrahögvakuum används främst för ytanalytiska tekniker, såsom Auger-elektronspektroskopi, röntgenfotoelektronspektroskopi, sekundär jonmasspektrometri, termisk desorptionsspektroskopi, vinkelupplöst fotoemissionsspektroskopi och tunnfilmtillväxttekniker som kräver hög renhet, såsom molekylär strålepitaxi och UHV kemisk ångavsättning. Ultrahögt vakuum används också i partikelacceleratorer för att skapa en tom strålväg.
Att skapa ett ultrahögt vakuum kräver extraordinära åtgärder. Speciella kammarkonstruktioner minimerar ytarean, höghastighetspumpar, inklusive parallella pumpar, måste användas, rör med hög konduktans används för pumpar, gropar av infångad gas (som i bulttrådar) måste elimineras, kammarväggar måste kylas till kryogena temperaturer För att undvika sublimering av gaser som fångas i nanoskopiska fickor måste alla metalldelar vara elektropoliserade, material med låg avgaser såsom rostfritt stål måste användas och systemet måste bakas vid 250 ° C till 400 ° C (482 ° F till 752 °) F) för att ta bort spår av kolväten eller vatten. Utgasning - långsam intrång av gasmolekyler genom små sprickor i kammaren - kan vara ett stort problem. Vissa kammare kan vara oförmögen att producera ett ultrahögt vakuum på grund av hur de tillverkades och hårdvaran måste kastas ut och bytas ut. Av alla dessa skäl kan det vara dyrt och svårt att uppnå ultrahög vakuum.
Även om ultrahögt vakuum kan verka extremt är vissa miljöer ett ännu bättre vakuum, inklusive månens yta och det interstellära utrymmet. Vissa rymdområden, till exempel tomrum i Boötes, är så ovanliga att det bara finns en atom per kubikmeter.