Mokslas, technologijos

Vakuuminė technologija


Vakuuminė technologija yra terminas, vartojamas visiems procesams ir fizikiniams matavimams vykdomiems esant slėgiui, žemesniam už atmosferinį.

Procesas arba fizikinis matavimas yra  bendrai atliekamas vakuume dėl vienos iš sekančių priežasčių:

  • kai reikia pašalinti atmosferos sudėtines dalis, kurios gali iššaukti fizikinę arba cheminę reakciją procese (pvz. reaguojančių metalų, tokių kaip titanas, lydymąsi);
  • pusiausvyros sąlygų, esančių normaliomis kambario sąlygomis, suardymui, pvz. absorbuotų ar ištirpdytų dujų, lakių skysčių  pašalinimui (šaldymas – džiovinimas) ar dujų desorbcijai nuo paviršių (pvz. mikrobangų vamzdelių ar linijinių akseleratorių gamybos metu išvalymui);
  • dalelytės kelio, kurį ji turi nueiti iki susidūrimo su kita dalele, pailginimui, taip padedant dalelytėms judėti be susidūrimo tarp šaltinio ir taikinio (pvz. vakuuminės dangos formavime, dalelyčių akseleratoriuose, televizijos vaizdo elektroninėse lempose);
  • molekulių susidūrimo per sekundę skaičiaus sumažinimui, tokiu būdu sumažinant vakuuminių paviršių užteršimo galimybes (pvz. švarių paviršių tyrimui ir paprastų plonų juostų paruošimui).

Bet kuriam vakuuminiam procesui ribinis parametras maksimaliam leistinam slėgiui gali būti nustatytas pagal:

  • molekulių skaičių elemente ;
  • vidutinį laisvąjį kelią;
  • arba laiką, reikalingą suformuoti vieną sluoksnį.

Kambario temperatūroje ir normaliame atmosferos slėgyje vienoje kubinėje pėdoje (0,03 kubinio metro) oro yra apie 7×10-23 molekulių, kurios juda chaotiškai apie 1600km/h greičiu. Pasikeitimo inercija suteikiama sienelėms yra lygi 14,7 svarų į kiekvieną kvadratinį sienelės colį jėgai. Šis atmosferinis slėgis gali būti išreikštas skirtingų elementų skaičiumi, bet neseniai jis buvo bendrai išreikštas gyvsidabrio stulpeliu ir 760mm aukščiu. Tokiu būdu vienas standartinis atmosferos matmuo yra 760 mm Hg. Bet kad išvengti visiškai skirtingų elementų lyginimo, buvo įvestas terminas toras . Viena standartinė atmosfera lygi 760 torų (1 toras = 1mm Hg). Šį terminą pakeitė 1971 metais į SI sistemos vienetą – niutoną į kvadratinį metrą (N/m2), ir pavadino paskaliu.

Pirmą kartą vakuuminė technologija panaudota pramonėje apie 1900 metais elektrinių lempučių gamyboje. Kitas mechanizmas, reikalaujantis vakuumo savo operacijoms, yra įvairūs elektroniniai vamzdeliai. Dar daugiau, buvo pastebėta, kad kai kurie procesai vykstantys vakuume pasiekia geresnių rezultatų, kurie nepasiekiami normaliomis atmosferos sąlygomis. Tokie procesai yra paviršių “žydėjimas” kad padidinti šviesos perdavimą , kraujo plazmos paruošimas kraujo centrams, reaktyvių metalų (pvz. titano) produkcija. Branduolinės energijos atėjimas 1950 m. suteikė impulsą vakuuminės įrangos gamybai. Vakuuminių procesų vartojimo nauda buvo greitai įvertinta ir naudojama dabar mikroelektronikoje ir erdvės modeliavime.