خلاء فوق بالا

خلاء فوق - بالا ( به انگلیسی: Ultra - high vacuum ) به خلأیی گفته می شود که فشار سیستم در محدوده 10 − 7 پاسکال یا ۱۰۰ نانوپاسکال ( 10 − 9 میلی بار، ~ 10 − 9 تور ) باشد. خلاء فوق - بالا با پمپاژ گازهای درون «محفظه خلاء» به بیرون ایجاد می شود. در چنین فشارهای پایینی طول مسیر پویش آزاد متوسط مولکول های گاز بیشتر از تقریباً ۴۰ کیلومتر است، در نتیجه گاز در شرایط جریان آزاد مولکولی است، و مولکول های گاز قبل از تماس با یکدیگر به دفعات با دیواره محفظه برخورد می کنند. تقریباً تمامی واکنش های مولکولی انجام گرفته داخل محفظه بر روی سطوح اتفاق می افتد.
شرایط خلاء فوق - بالا جزوی حیاتی در تحقیقات علمی است. در آزمایش های «علم سطح» معمولاً نیاز به یک سطح نمونه کاملاً تمیز از لحاظ شیمیایی و عدم حضور ذره ای جذب شونده است. ابزارهای آنالیز سطح از قبیل؛ طیف بینی فوتوالکترون پرتو ایکس و گسیل یون انرژی - پایین برای انتقال الکترون یا پرتو یونی نیاز به شرایط خلاء فوق - بالا دارند. [ ۱]
خلاء فوق - بالا در روش های آنالیز سطح مختلفی کاربرد دارد. از جمله.
• طیف بینی فوتوالکترون پرتو ایکس ( X - ray photoelectron spectroscopy )
• طیف بینی الکترونی اوژه ( Auger electron spectroscopy )
• طیف سنجی جرمی یون ثانویه ( Secondary ion mass spectrometry )
• طیف بینی دفع گرمایی ( Thermal desorption spectroscopy )
معمولاً برای ایجاد شرایط خلاء فوق - بالا به موارد زیر نیاز است:
• پمپ های خلاء سرعت بالا - معمولاً نیاز به نصب چند پمپ در آرایش سری یا موازی است
• به حداقل رساندن مساحت سطح داخل محفظه خلاء
• سیستم لوله کشی با توان بالا و بدون مانع - لوله های قطور با طول حداقلی و کوتاه
• استفاده از موادی که گازها به سختی می توانند از آنها عبور کنند مانند برخی فولادهای زنگ نزن خاص
• جلوگیری از شکل گرفتن مکان هایی که گازها می توانند در آنها به تله بیفتد مانند پشت گل پیچ ها، یا درز جوش ها یا …
• الکتروپولیش کاری تمام سطوح فلزی پس از اتمام فرایندهای ماشین کاری و جوشکاری
• استفاده از مواد با فشار بخار کم ( مانند سرامیک ها، شیشه، فلزات، تفلون در حالت نپخته )
• پخت سیستم برای حذف رطوبت ها و هیدروکربن های جذب شده به سطوح
• سرد کردن محفظه تا دماهای کرایوژنیک در حین کارکرد دستگاه
• جلوگیری از آلوده شدن سطوح به هر نوع هیدروکربنی منجمله چربی دست، همیشه از دستکش استفاده گردد