Сверхвысокий вакуум ( СВВ ) — это режим вакуума , характеризующийся давлением ниже примерно 1 × 10–6 паскалей (1,0 × 10–8 мбар ; 7,5 × 10–9 Торр ) . Условия сверхвысокого давления создаются путем откачки газа из камеры сверхвысокого давления. При таких низких давлениях средняя длина свободного пробега молекулы газа превышает примерно 40 км, поэтому газ находится в свободномолекулярном потоке , и молекулы газа будут много раз сталкиваться со стенками камеры, прежде чем столкнуться друг с другом. Таким образом, почти все молекулярные взаимодействия происходят на различных поверхностях камеры.
Условия сверхвысокого напряжения являются неотъемлемой частью научных исследований. Для экспериментов по изучению поверхности часто требуется химически чистая поверхность образца без каких-либо нежелательных адсорбатов . Инструменты анализа поверхности, такие как рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия и рассеяние ионов низкой энергии, требуют условий сверхвысокого напряжения для передачи электронных или ионных пучков. По той же причине лучевые трубы в ускорителях частиц, таких как Большой адронный коллайдер, поддерживаются в сверхвысоком вакууме. [1]
Поддержание условий сверхвысокого напряжения требует использования необычных материалов для оборудования. Полезные концепции для сверхвысокого напряжения включают в себя:
Водород и окись углерода являются наиболее распространенными фоновыми газами в хорошо спроектированной и хорошо проработанной системе сверхвысокого давления. И водород, и CO диффундируют из границ зерен нержавеющей стали. Гелий мог диффундировать через сталь и стекло из наружного воздуха, но этот эффект обычно незначителен из-за низкого содержания гелия в атмосфере.
Измерение высокого вакуума осуществляется с помощью неабсолютного манометра , который измеряет свойства вакуума, связанные с давлением. См., например, Пейси. [2] Эти манометры должны быть откалиброваны. [3] Манометры, способные измерять самые низкие давления, представляют собой магнитные манометры, основанные на зависимости тока от давления в спонтанном газовом разряде в пересекающихся электрическом и магнитном полях. [4]
Давление сверхвысокого вакуума измеряется с помощью ионного датчика либо с горячей нитью накаливания, либо с помощью инвертированного магнетрона.