高真空、超高真空和極高真空：基礎概念
唯有檢驗不同真空度之間 (分子等級) 的差異，才有辦法逐漸瞭解到，為實現和使用高真空 (HV)、超高真空 (UHV) 及極高真空 (XHV) 的相關挑戰。
在粗真空與中真空，主要氣體來源是「大量」或原始氣體，然而在 HV 和 UHV 中，氣體負載則以表面氣體脫附而來的釋氣為主；至於 XHV，主要負載是從腔壁和其他材料滲透的氣體。
高真空、超高真空和極高真空的定義為何？
XHV 的壓力範圍通常定義為 10-12 mbar 以下，UHV 介於 10-7 和 10-12 mbar 之間，HV 則介於 10-7 和 10-3mbar 之間。XHV 與外太空發現的地球靜止軌道衛星形式真空度相關，UHV 常見於高能物理和核子研究，HV 則適合工業和研究應用。
如我們所預期，定義及管理真空因素和要項的既有規範、規則和協定，從如何取得此類真空度、幫浦設置、防護措施、測量方法和洩漏偵測，都必須徹底重新檢驗，並頻繁重新設計。
在 HV、UHV 和 XHV 條件下運作的考量要點
在 HV、UHV 和 XHV 條件下運作的幾項考量要點，與系統設計密不可分，包括所用的材料。
此外，系統/腔體的表面狀況同樣重要，可透過以下方式最佳化：
- 將腔體內部表面區域最小化
- 僅從內部焊接
- 使用脫附/釋氣率低的材料
- 材料預先進行適當處理 (例如電解拋光)
- 確認沒有內部間隙或滯留空間 (例如螺紋盲孔)
- 減少密封件、引線等數量
- 而且採用金屬密封件
預先處理系統相當重要，包括加熱至高溫 (稱為「烘烤」)，使用無粉末乳膠手套小心處理，以防止手指油脂沾上系統，並徹底清除碳氫化合物、填充物及其他化學和物理性質的污染物。
可使用哪些幫浦種類產生 HV、UHV 和 XHV？
唯有使用為主幫浦充填的前級幫浦，才得以有效且高效率取得 HV、UHV 和 XHV 真空度。前級幫浦 (有時又稱為「預抽幫浦」) 可將壓力降至 HV、UHV 和 XHV 幫浦可接手的程度，以利採取安全、高效率又有效的方式運作。然而，欲配對使用不同種類的真空幫浦以獲得最佳效能並非易事。由於需要考量諸多重要因素與影響，沒有任何現成的幫浦系統，可同時因應所有應用、各種發生狀況與要求。
無論是前級還是主幫浦，選擇何種幫浦要考量的因素甚多，包括噪音/震動、初期和持續成本、污染耐受性、佔用空間、保養時間表、抗衝擊力等。然而，沒有一部 HV、UHV 或 XHV 幫浦是唯一首選：各種機型都有專屬優缺點。
如何測量高真空、超高真空與極高真空？
提到測量 HV、UHV 和 XHV 的壓力，傳統壓力/真空計並不適用，原因在於先前討論過的釋氣效應。因此，可改用離子化真空計：這是利用氣體離子化的可能性，來決定粒子數密度。目前有冷陰極和熱陰極離子化真空計兩種。
高真空、超高真空與極高真空洩漏偵測
任何真空裝置或系統都不可能絕對真空密封，實際上也不需要。最簡單的關鍵在於保持夠低的洩漏率，讓真空容器所需的操作壓力、氣體平衡及最終壓力不至於受到不當影響。在 HV、XHV 和 UHV 方面，微幅洩漏是引發疑慮的主要原因，唯一可靠的方法是利用氦氣測漏儀 (HLD)，偵測小於 10-7mbar.l/s 的洩漏。
10-12 mbar.l/s (等於 1Å) 的洩漏等效直徑，既是氦分子的直徑，也是可偵測得出的最小洩漏率。這種與氦氣之間的關聯性，正是為何會使用最準確快速的洩漏偵測方法之一，氦氣作為追蹤氣體，並以質譜儀進行分析/測量的一項原因。
高真空、超高真空和極高真空：基礎概念
下載我們的電子書，瞭解實現及使用高真空、超高真空或極高真空的相關挑戰，以及需要考量的事項。
