สภาวะและการใช้งานของปั๊มสุญญากาศระดับสูงพิเศษคืออะไร 21 ตุลาคม 2022
4 MIN READ
อุปกรณ์สุญญากาศประสิทธิภาพสูงเป็นองค์ประกอบสําคัญของอุตสาหกรรมและสาขาวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่หลากหลาย อุตสาหกรรมและสาขาวิจัยทางวิชาการหลายแห่งต้องการสุญญากาศในระดับต่างๆ เพื่อให้ประสบความสําเร็จ บล็อกนี้จะมุ่งเน้นไปที่อุตสาหกรรมและสาขาวิทยาศาสตร์หลายประเภทที่พึ่งพาทั้งอุปกรณ์สุญญากาศระดับสูง (HV) และสุญญากาศระดับสูงพิเศษ (UHV)
เนื่องจากระบบเหล่านี้ต้องการแรงดันที่ต่ํามากเพื่อให้ทํางานได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงมีเพียงอุปกรณ์สุญญากาศที่ทันสมัยที่สุดเท่านั้นที่สามารถสร้างสภาวะสุญญากาศที่จําเป็นสําหรับระบบเหล่านี้ให้ทํางานได้
สุญญากาศระดับสูงและสูงพิเศษคืออะไร
สุญญากาศสูงและสุญญากาศสูงพิเศษถูกกําหนดโดยแรงดันที่มีอยู่ในห้องสุญญากาศ แม้ว่าการจําแนกประเภทของ HV และ UHV อาจแตกต่างกันไปตามแหล่งที่มา แต่โดยทั่วไปแล้วสุญญากาศสูงถือว่าอยู่ในช่วงแรงดันระหว่าง 10-3 ถึง 10-7 mbar และสุญญากาศสูงพิเศษถือว่าอยู่ในช่วงแรงดันต่ํากว่า 10-7 mbar
แม้ว่าสิ่งเหล่านี้อาจดูเหมือนเป็นความแตกต่างเล็กน้อยในชีวิตประจําวัน แต่ความจริงก็คือแรงดันต่ํามากมีความสําคัญอย่างยิ่งต่อกระบวนการทางอุตสาหกรรม เทคนิคทางวิศวกรรม และการทดลองทางวิทยาศาสตร์จํานวนมาก ดังนั้น ทั้งอุปกรณ์ HV และ UHV มีการใช้งานที่สําคัญมากมายในหลายอุตสาหกรรมและหลายสาขาวิทยาศาสตร์
ข้อดีของสภาพแวดล้อมที่สูงและสูงพิเศษคืออะไร
สภาวะ HV และ UHV มีข้อได้เปรียบหลักสองประการ ซึ่งข้อได้เปรียบที่สําคัญที่สุดคือการลดการปนเปื้อนให้เหลือน้อยที่สุด ทั้งบนพื้นผิวและในสุญญากาศของห้องอบ แม้ว่าจะไม่มีพื้นผิวใดที่ปราศจากการปนเปื้อนอย่างสมบูรณ์ แต่แรงดันที่ต่ํามากที่เกิดจากสุญญากาศระดับสูงพิเศษจะช่วยลดการปนเปื้อนให้อยู่ในระดับที่เพียงพอเพื่อให้พื้นผิวสามารถรักษาสภาพที่บริสุทธิ์เป็นเวลานานพอที่จะดําเนินการทดลองที่จําเป็นได้
ข้อได้เปรียบหลักอีกประการหนึ่งของสภาวะ HV และ UHV คือการจํากัดปฏิกิริยาระหว่างก๊าซตกค้างและลําแสงอนุภาคที่มีอยู่ในการใช้งานสุญญากาศจํานวนมาก การจํากัดปฏิกิริยาเหล่านี้ยังสามารถเรียกได้ว่าเป็นการเพิ่มเส้นทางอิสระเฉลี่ยของอนุภาคในสุญญากาศ โดยปกติคืออิเล็กตรอนหรือไอออนอื่น ๆ
แม้ว่าอากาศอาจดูเหมือนไม่เหมือนกัน แต่ก็ค่อนข้างหนา โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากมุมมองของอิเล็กตรอน ในความดันบรรยากาศปกติ อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ได้ประมาณ 50 นาโนเมตรเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนจะหยุดเกือบจะทันทีที่เริ่มทํางาน เพื่อเพิ่มเส้นทางอิสระเฉลี่ยให้เป็นระยะทางที่มีประโยชน์มากขึ้นแม้แต่ไม่กี่เมตร แรงดันในระบบจําเป็นต้องอยู่ในช่วง 10-4 ถึง 10-6 mbar
การใช้งานสุญญากาศระดับสูงและสูงพิเศษ
ตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุดบางส่วนของการใช้งานอุปกรณ์ UHV คือเทคนิคที่จําเป็นต้องลดการปนเปื้อนของพื้นที่ผิวเพื่อทําการวิเคราะห์พื้นผิวที่จําเป็น สเปกโตรเมทรี สเปกโตรสโคปี และกล้องจุลทรรศน์ประเภทต่างๆ เช่น สเปกโตรสโคปีอิเล็กตรอนแบบเอ็กซเรย์, สเปกโตรสโคปีอิเล็กตรอนแบบสกรู การวัดมวลไอออนทุติยภูมิ และการสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบอุโมงค์ ทั้งหมดนี้ต้องการพื้นที่ผิวที่ไม่ปนเปื้อนเพื่อระบุองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างของวัสดุที่กําหนดได้อย่างแม่นยํา ระดับการกําจัดสิ่งปนเปื้อนที่จําเป็นสามารถทําได้ด้วยแรงดันที่ต่ํามากเท่านั้น
การลดปฏิกิริยาของลําแสงกับก๊าซยังมีความสําคัญสําหรับเทคนิคเหล่านี้อีกมากมาย ตัวอย่างเช่น ในสเปกโตรสโคปีแบบโฟโตอิเล็กตรอนของรังสีเอ็กซ์ ลําแสงของรังสีเอ็กซ์จะโฟกัสไปที่วัสดุ โฟตอนพลังงานสูงเหล่านี้จะผลักอิเล็กตรอนออกจากวัสดุ อิเล็กตรอนจําเป็นต้องเดินทางอย่างน้อยหนึ่งเมตร หรือบางครั้งมากกว่านั้นเพื่อไปถึงเครื่องตรวจจับ สุญญากาศเป็นสิ่งจําเป็นในการทําให้อิเล็กตรอนเหล่านี้มีเส้นทางอิสระที่จําเป็นในการเข้าถึงเครื่องตรวจจับ
กระบวนการทางอุตสาหกรรมบางอย่างยังต้องใช้ HV และ UHV อีกครั้งเพื่อลดผลกระทบจากปฏิกิริยาระหว่างลําแสงกับก๊าซ ตัวอย่างหนึ่งคือการเชื่อมด้วยลําแสงอิเล็กตรอน ในการใช้งาน HV นี้ ลําแสงอิเล็กตรอนพลังงานสูงจะถูกนําไปใช้กับวัสดุสองชนิดที่จําเป็นต้องเชื่อมต่อกัน วัสดุหลอมเหลวและไหลเข้าด้วยกันในขณะที่พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนเปลี่ยนเป็นความร้อนเมื่อได้รับแรงกระแทก
ทั้งสุญญากาศระดับสูงและสูงพิเศษมีการใช้งานเพิ่มเติมในด้านฟิสิกส์ ตัวอย่างเช่น เครื่องเร่งอนุภาค (เช่น Large Hadron Collider ที่ CERN) ต้องการสภาวะสุญญากาศสูงพิเศษเพื่อลดปฏิกิริยาระหว่างลําแสงกับก๊าซและลดการรบกวนจากสภาพแวดล้อมภายนอกให้เหลือน้อยที่สุด เช่นเดียวกันกับเครื่องมืออื่นๆ ในฟิสิกส์การทดลอง เช่น เครื่องตรวจจับคลื่นแรงโน้มถ่วง
สภาวะ HV และ UHV ยังมีความต้องการสูงในด้านวิศวกรรมการบินและอวกาศ เทคโนโลยีชีวการแพทย์ การผลิตเครื่องมือวิเคราะห์ สเปกโตรสโคปีมวล, กล้องจุลทรรศน์อิเล็กทรอนิกส์ การจําลองพื้นที่ การเคลือบผิว และอุปกรณ์วินิจฉัยทางการแพทย์
สุญญากาศระดับสูง สูงพิเศษ และสูงมาก: พื้นฐาน
ดาวน์โหลด eBook ของเราเพื่อทําความเข้าใจความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับการบรรลุและการทํางานกับสุญญากาศระดับสูง สูงพิเศษ หรือสูงมาก และสิ่งที่ต้องพิจารณา
- ผลิตภัณฑ์ของเรา
- บทความความรู้
- บล็อกที่เกี่ยวข้อง
ผลิตภัณฑ์ของเรา
