Отримання надвисокого вакууму.

При дуже низькому тиску переважна частина газу знаходиться в адсорбованому стані на поверхні вакуумної апаратури, а також в розчиненому стані усередині її матеріалу і лише незначна частина - у відкачуваному об'ємі. Досяжний ступінь вакуумувизначається рівновагою між швидкістю відкачування газу і швидкістю його надходження у відкачуваний об'єм за рахунок десорбції газу із стінок і натікання ззовні через мікроскопічні отвори. Для отримання Н. в. натікання ззовні зводять до мінімуму, а апаратуру разом з корпусом вакуумної камери знегажують, прогріваючи у вакуумі при температурі 300-500 ºС. Тому зазвичай корпус вакуумної камери виготовляють з щільних, зварних корозієстійких матеріалів, що мають низький тиск пари і легко знегажуються при прогріванні (неіржавіюча сталь, скло, кварц, вакуумна кераміка ).

Особлива проблема – надвисокий вакуум. Для виготовлення надвисоковакуумніх пристроїв придатні тільки речовини з дуже низьким тиском пари в умовах робочих температур, тобто ті, які випаровуються надзвичайно поволі, не встигаючи забруднити вакуумну камеру. Таких матеріалів зовсім небагато: алюміній, мідь, тантал, титан, вольфрам, молібден, залізо, платина, срібло та ще пара-трійка металів, спеціальні вакуумні кераміки і кварцове скло. Причому матеріали повинні бути дуже

чистими (наприклад, вміст домішок в міді – не більше 0,001%). Проте навіть при дотриманні таких умов утримати вакуум вище 10^–8 мм.рт.ст. можна тільки одним способом – за рахунок безупинної роботи насосів.

У надвисокому вакуумі так мало молекул, що будь-яка поверхня довго залишається бездоганно чистою. Для визначення якості вакууму навіть вводять особливий параметр – час, протягом якого поверхня покривається шаром завтовшки в одну молекулу. Для вакууму 10^–8 мм.рт.ст. це всього пара хвилин, а для 10^–10 мм рт. ст. – вже декілька годин. За цей час цілком можна встигнути нанести матеріал на підкладку практично в ідеальних умовах і, відповідно, з ідеальною якістю. Сьогодні інтегральні схеми і багато напівпровідникових пристроїв виготовляють методом молекулярно-променевої епітаксії: в умовах надвисокого вакууму потрібну структуру «викладають» буквально шар за шаром в потрібній послідовності, отримуючи елемент мінімальних розмірів з потрібними властивостями. І це вже не наукові експерименти, а промислове виробництво: швидкодіючих інтегральних схем, елементів мобільних телефонів, фотоприймачів і лазерних діодів, якими ми користуємося, не замислюючись про їх «вакуумне» походження.

Років десять років тому в Європейському центрі ядерних досліджень змогли отримати перші атоми антиводню – першу штучну антиречовину. Потрібно було якось уберегти ці унікальні екземпляри від миттєвої анігіляції із звичайною речовиною, щоб вони пожили хоч би якийсь час. Для цього в спеціальній криогенній пастці був створений вакуум на рівні 10^–17 мм рт. ст., коли в кожному літрі залишається всього декілька десятків частинок. Тільки у таких умовах вдалося на деякий час утримати і приблизно порахувати отримані антиатоми.

Дата добавления: 2015-07-20