超高真空系統如何運作？
超高真空的運作原理
高與超高真空區域之間的邊界無法就工作方法來精確定義。實際上，之所以會出現這兩種區域之間的邊界，是因為高真空區域中的壓力可透過一般幫浦、閥、密封件及其他元件獲得，而對於 UHV 區域中的壓力，一般需要另一種技術及構造不同的元件。「邊界」位於少量的 10-8 mbar 處。因此，低於 10-7 mbar 的壓力一般應與 UHV 區域相關聯。
UHV 區域中的氣體密度非常小，且明顯受到容器壁的除氣率及接頭處的最小洩漏影響。再者，與描繪 UHV 區域特性的一系列重要技術應用有關，通常單層時間 (另請參閱方程式 1.21) 已變得很重要。這可以理解為單分子或單元子層在一開始清潔徹底且暴露於氣體微粒的表面上形成之前所經過的時間 τ。假定到達表面的每個氣體微粒都找到了一個自由位置並停留在該處，τ 的方便公式為
p 以 mbar 為單位
因此，在 UHV (p < 10-7 mbar) 中，單層形成時間約等於數分鐘至數小時或更長，並因此為與真空中的實驗與製程所需的相同時間長度。所產生的實際需求在固態物理中尤為重要，例如對於薄膜或電子管技術的研究而言。
高真空與 UHV 系統之間的差異
由於以下原因，UHV 系統與一般高真空系統不同：
a) 洩漏率極小 (使用金屬密封件)，
b) 真空容器與連接元件 (例如連接管；閥、密封件) 內側表面的氣體演化可以極小，
c) 提供了適當的方法 (冷阱、擋板) 來防止源自所使用幫浦的氣體或蒸氣或其反應產物到達真空容器 (無回流)。
為了滿足這些條件，在 UHV 設備中使用的個別元件必須能夠烘烤並極度密封。不鏽鋼是 UHV 元件的最佳材料。
UHV 系統的構造、啟動與操作也需要精心照料、清潔，更重要的，是需要時間。組件必須適當；也就是說，個別元件一點損傷都不能有 (亦即在精密製造的密封表面上不能有一點刮痕)。基本上，每個新組裝的 UHV 設備都必須通過氦氣測漏儀的洩漏測試才能操作。這裡特別重要的一點是對可拆卸接頭 (法蘭連接)、玻璃密封件與焊接或銅焊接頭的測試。測試之後，UHV 設備必須接受烘烤。對於玻璃及金屬設備而言，這是必要的。不僅僅要對真空容器烘烤，還經常要對連接零件烘烤，尤其是真空計。對於較大系統而言，烘烤的個別級段可能需要持續數小時之久，烘烤溫度應根據工廠種類及所需的極限真空壓力來安排。如果在設備冷卻及採取其他必要措施 (例如冷阱或擋板冷卻) 之後，明顯無法達到極限真空壓力，則建議使用氦氣測漏儀重複進行洩漏測試。有關元件、密封方法及真空計的詳細資訊，均在我們的目錄中提供。
Fundamentals of Vacuum Technology
Download our e-Book "Fundamentals of Vacuum Technology" to discover vacuum pump essentials and processes.
References
- Vacuum symbols
- Glossary of units
- References and sources
Vacuum symbols
A glossary of symbols commonly used in vacuum technology diagrams as a visual representation of pump types and parts in pumping systems
Glossary of units
An overview of measurement units used in vacuum technology and what the symbols stand for, as well as the modern equivalents of historical units
References and sources
References, sources and further reading related to the fundamental knowledge of vacuum technology
