ระบบสุญญากาศระดับสูงพิเศษทํางานอย่างไร

แชร์ผ่าน

หลักการทํางานของสุญญากาศระดับสูงพิเศษ

ขอบเขตระหว่างพื้นที่สุญญากาศสูงและสุญญากาศสูงพิเศษไม่สามารถกําหนดได้อย่างแม่นยําในแง่ของวิธีการทํางาน ในทางปฏิบัติ ขอบเขตระหว่างบริเวณทั้งสองจะเกิดขึ้นเนื่องจากแรงดันในบริเวณสุญญากาศสูงอาจได้รับมาจากปั๊ม วาล์ว ซีล และส่วนประกอบอื่น ๆ ตามปกติ ในขณะที่สําหรับแรงดันในบริเวณ UHV โดยทั่วไปจําเป็นต้องใช้เทคโนโลยีอื่นและส่วนประกอบที่สร้างขึ้นแตกต่างกัน "ขีดจํากัด" อยู่ที่ 10 ^-8 mbar ดังนั้น แรงดันต่ํากว่า 10 ^-7 mbar จึงควรเกี่ยวข้องกับภูมิภาค UHV โดยทั่วไป

ความหนาแน่นของก๊าซมีขนาดเล็กมากในบริเวณ UHV และได้รับอิทธิพลอย่างมากจากอัตราการระบายออกของผนังภาชนะและการรั่วไหลที่เล็กที่สุดที่ข้อต่อ ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อเกี่ยวข้องกับชุดการใช้งานทางเทคนิคที่สําคัญเพื่อกําหนดลักษณะเฉพาะของบริเวณ UHV โดยทั่วไปแล้วเวลาชั้นเดียว (ดูที่สมการ 1.21 ด้วย) ก็มีความสําคัญ ซึ่งจะเข้าใจได้ว่าเป็นเวลา τ ที่ผ่านไปก่อนที่ชั้นโมเลกุลเดียวหรือโมโนอะตอมจะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวที่ถูกทําความสะอาดในอุดมคติในตอนแรกซึ่งสัมผัสกับอนุภาคก๊าซ สมมติว่าอนุภาคก๊าซทุกชนิดที่มาถึงพื้นผิวจะมีพื้นที่ว่างและยังคงอยู่ สูตรที่สะดวกสําหรับ τ คือ

p ในหน่วย mbar

ดังนั้น ใน UHV (p < 10 ^-7 mbar) เวลาในการก่อตัวของชั้นเดี่ยวจะอยู่ในช่วงตั้งแต่นาทีถึงชั่วโมงหรือนานกว่านั้น ดังนั้นจึงมีความยาวเท่ากับเวลาที่จําเป็นสําหรับการทดลองและกระบวนการในสุญญากาศ ข้อกําหนดในทางปฏิบัติที่เกิดขึ้นได้กลายเป็นสิ่งสําคัญอย่างยิ่งในฟิสิกส์ของแข็ง เช่น สําหรับการศึกษาฟิล์มบางหรือเทคโนโลยีหลอดอิเล็กตรอน

ความแตกต่างระหว่างระบบสุญญากาศระดับสูงและระบบสุญญากาศระดับสูงพิเศษ (UHV)

ระบบ UHV แตกต่างจากระบบสุญญากาศสูงทั่วไปด้วยเหตุผลดังต่อไปนี้:

อัตราการรั่วไหลน้อยมาก (การใช้ซีลโลหะ)
การพัฒนาก๊าซของพื้นผิวด้านในของภาชนะสุญญากาศและส่วนประกอบที่เชื่อมต่อ (เช่น ท่อเชื่อมต่อ วาล์ว ซีล) สามารถทําได้เล็กมาก
มีอุปกรณ์ที่เหมาะสม (ตัวดักความเย็น แผ่นกั้น) เพื่อป้องกันไม่ให้ก๊าซหรือไอระเหยหรือผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาที่เกิดจากปั๊มที่ใช้เข้าสู่ภาชนะสุญญากาศ (ไม่มีการไหลย้อนกลับ)

เพื่อให้สอดคล้องกับเงื่อนไขเหล่านี้ ส่วนประกอบแต่ละชิ้นที่ใช้ในอุปกรณ์ UHV ต้องสามารถอบได้และกันรั่วอย่างมาก สเตนเลสสตีลเป็นวัสดุที่ต้องการสําหรับส่วนประกอบ UHV

การก่อสร้าง การเริ่มต้นทํางาน และการทํางานของระบบ UHV ยังต้องการการดูแลเป็นพิเศษ ความสะอาด และที่สําคัญที่สุดคือเวลา

การประกอบต้องเหมาะสม กล่าวคือ ส่วนประกอบแต่ละชิ้นต้องไม่ได้รับความเสียหายน้อยที่สุด (เช่น จากรอยขีดข่วนบนพื้นผิวซีลที่ทํางานด้วยความแม่นยํา) โดยพื้นฐานแล้ว ต้องทดสอบการรั่วไหลของอุปกรณ์ UHV ที่ประกอบใหม่ทุกเครื่องด้วยเครื่องตรวจจับการรั่วไหลของฮีเลียมก่อนใช้งาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการทดสอบข้อต่อที่ถอดออกได้ (การเชื่อมต่อหน้าแปลน) ซีลแก้ว และข้อต่อที่เชื่อมหรือบัดกรี

หลังจากการทดสอบแล้ว ต้องอบอุปกรณ์ UHV ซึ่งจําเป็นสําหรับอุปกรณ์แก้วและโลหะ การอบแห้งไม่เพียงขยายออกไปเหนือภาชนะสุญญากาศเท่านั้น แต่มักจะขยายไปถึงชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ โดยเฉพาะเกจวัดสุญญากาศ ขั้นตอนการอบแห้งแต่ละขั้นตอน ซึ่งอาจใช้เวลานานหลายชั่วโมงสําหรับระบบขนาดใหญ่ และอุณหภูมิการอบแห้งจะจัดเรียงตามประเภทของโรงงานและแรงดันสูงสุดที่ต้องการ

หากหลังจากที่เครื่องเย็นลงและดําเนินมาตรการที่จําเป็นอื่นๆ (เช่น การทําให้ตัวดักความเย็นหรือแผ่นกั้นเย็นลง) ดูเหมือนจะไม่ได้รับแรงดันขั้นสุดท้าย แนะนําให้ทําการทดสอบการรั่วซ้ําด้วยเครื่องตรวจจับการรั่วไหลของฮีเลียม

สุญญากาศระดับสูง สูงพิเศษ และสูงมาก: พื้นฐาน

ดาวน์โหลด eBook ของเราเพื่อทําความเข้าใจความท้าทายที่เกี่ยวข้องกับการบรรลุและการทํางานกับสุญญากาศระดับสูง สูงพิเศษ หรือสูงมาก และสิ่งที่ต้องพิจารณา