¿Qué es el metodo de alto vacío?

Prueba de fugas de vacío

La planificación y el diseño de un sistema de bombeo de procesos de vacío es mucho más que maximizar la velocidad de bombeo. Adaptar el rendimiento de bombeo de cada especie de gas discreta que se encuentre garantizará el máximo rendimiento de bombeo.

Todos los profesionales de la tecnología de vacío comparten un mismo requisito: en algún momento, una cámara debe ser bombeada desde la presión atmosférica después de haber sido abierta al aire ambiente. Este requisito suele inducir al profesional incauto a suponer que todo el proceso de bombeo se compone de aire de bombeo. Esta suposición tan fácil de hacer puede inducir al profesional incauto a suponer que una bomba «grande» resolverá cualquier problema de bombeo que pueda surgir.

Considere que el proceso de bombeo comienza con un gas llamado aire que es realmente una mezcla de varios gases con una proporción fija de gas a gas. Por ejemplo, 100 litros de aire a temperatura ambiente y 55% de humedad relativa contendrán 1,4 ml de agua, mientras que el mismo volumen a 100% de humedad relativa contendrá 2,47 ml. Se trata de una diferencia considerable, que tendrá un efecto sobre el bombeo y el sistema de bombeo. Las variaciones en el contenido de vapor de agua son sólo un ejemplo, aunque obviamente importante, de la necesidad de orientar el bombeo de gases específicos en la tecnología de vacío.

Vacío fino

Sólo examinando las diferencias (a nivel molecular) entre los distintos niveles de vacío se pueden empezar a apreciar los retos asociados a la consecución y el trabajo con el alto vacío (HV), el ultra alto vacío (UHV) y el extremo alto vacío (XHV).

En los niveles medio y grueso, la principal fuente de gas es el gas «a granel» u original, mientras que en HV y UHV la carga de gas está dominada por la desgasificación de la desorción del gas de la superficie; en XHV la principal carga es la permeación de gas de las paredes de la cámara y otros materiales.

El rango de presión de XHV suele definirse como 10-12 mbar e inferior, mientras que UHV está entre 10-7 y 10-12 mbar, y HV entre 10-7 y 10-3 mbar. El XHV se asocia con los niveles que se encuentran en el espacio exterior en forma de satélites en órbita geoestacionaria, el UHV con la física de alta energía y la investigación nuclear, como la que se lleva a cabo en el CERN y el KATRIN, y el HV con las aplicaciones industriales y de investigación.

Como es de esperar, las normas, reglas y protocolos establecidos que definen y rigen los factores y asuntos relacionados con el vacío, desde cómo obtener dichos niveles de vacío, la configuración de la bomba, las salvaguardias, los métodos de medición, así como la detección de fugas, deben ser reexaminados a fondo y frecuentemente rediseñados.

Grado de vacío

Dado que el vacío significa que no hay material, lo que realmente se mide como vacío, es la presión de gas residual en la cámara. Para expresar la presión se suelen utilizar tres unidades de expresión diferentes: Pascal(Pa), Torr y bar. La calidad del vacío también suele clasificarse en tres categorías: Vacío aproximado, Alto vacío y Ultravacío. Se denomina vacío ultra alto (UHV) al rango de presión inferior a 10-7 Pascales o 10-9 Torr.

Cuando un haz iónico o de electrones choca con partículas (gas residual dentro de la cámara), puede desviarse de su trayectoria, dividirse o incluso reaccionar con esa partícula. Como resultado, la presencia de partículas no deseadas en el sistema reducirá su eficiencia. La trayectoria libre media (MFP) es la distancia media recorrida por una molécula de gas antes de colisionar con otra molécula de gas. En condiciones de vacío extremadamente altas, el camino libre medio de las moléculas de gas es de aproximadamente 40 km. Por tanto, las moléculas de gas tienen muy poco contacto entre sí y chocarán con las paredes y superficies de la cámara de vacío muchas veces antes de colisionar entre sí.

Decaimiento del vacío

El ultravacío (UHV) es el régimen de vacío caracterizado por presiones inferiores a unos 100 nanopascales (1,0×10-7 Pa; 1,0×10-9 mbar; 7,5×10-10 Torr). Las condiciones UHV se crean bombeando el gas fuera de una cámara UHV. A estas bajas presiones, el camino libre medio de una molécula de gas es superior a unos 40 km, por lo que el gas se encuentra en flujo molecular libre, y las moléculas de gas chocarán con las paredes de la cámara muchas veces antes de chocar entre sí. Por lo tanto, casi todas las interacciones moleculares tienen lugar en varias superficies de la cámara.

Las condiciones de UHV son esenciales para la investigación científica. Los experimentos de ciencias de la superficie a menudo requieren una superficie de muestra químicamente limpia con la ausencia de cualquier adsorbato no deseado. Las herramientas de análisis de superficies, como la espectroscopia de fotoelectrones de rayos X y la dispersión de iones de baja energía, requieren condiciones UHV para la transmisión de haces de electrones o iones. Por la misma razón, los conductos de los haces en los aceleradores de partículas, como el Gran Colisionador de Hadrones, se mantienen a UHV[1].

El hidrógeno y el monóxido de carbono son los gases de fondo más comunes en un sistema de UHV bien diseñado y cocido. Tanto el hidrógeno como el CO se difunden desde los límites del grano en el acero inoxidable. El helio podría difundirse a través del acero y el vidrio desde el aire exterior, pero este efecto suele ser insignificante debido a la baja abundancia de He en la atmósfera.