Wysoka próżnia – wgląd w nowoczesny przemysł

Wysoka próżnia – nigdy nie słyszałem, dlaczego jej potrzebujesz? Oto wgląd w ważną technologię (wysokiej) próżni, bez której współczesne życie, jakie znamy dzisiaj, nie byłoby możliwe.

Czym jest (wysoka) próżnia?

W naszej atmosferze panuje ciśnienie 1013 mbar – jeśli w układzie ciśnienie jest niższe, mówimy o próżni. Ale nawet tutaj istnieją podziały na kilka zakresów ciśnienia. Im niższe ciśnienie, tym „wyższa” lub „lepsza” staje się próżnia. Rozróżnia się podciśnienie (odkurzacze lub pakowanie próżniowe), próżnię niską(stare żarówki), próżnię średnią (liofilizacja), wysoką (lampy elektronowe, mikroskopy elektronowe) i bardzo wysoką.

Wytwarzanie wysokiej próżni

Próżnia jest wytwarzana za pomocą pomp, które w rzeczywistości nie są pompami, a tylko tak są nazywane. Ściśle mówiąc, są to urządzenia ssące. Oznacza to, że pompy te odsysają cząsteczki powietrza, które dostają się do pompy z komory (próżniowej). W rezultacie ciśnienie w komorze jest zawsze niższe. Aby wytworzyć wysoką próżnię, potrzebujesz systemu, który składa się z dwóch pomp: pompy wstępnej i tak zwanej pompy turbomolekularnej (patrz szkic).

Cechy szczególne wysokiej próżni

Ważnym pojęciem jest tak zwana średnia droga swobodna. Jest to odległość, którą cząstka gazu może pokonać na swojej drodze bez kolizji z innymi cząsteczkami.

Pamiętajmy – pompy próżniowe mogą transportować tylko cząsteczki z komory, które dostaną się do pompy. Jeśli panuje normalne ciśnienie średnia wolna droga wynosi tylko około 68 nm. Dla porównania przeciętne ludzkie włosy są około 1000 razy grubsze. W takich warunkach cząsteczki powietrza zderzają się bardzo często, nawet przez krótkie odcinki(np. 1/2 cala = 12,7 mm) i cienkie połączenia przepływają szybko i łatwo. Pozwala im szybko dotrzeć do pompy.

Im bardziej ciśnienie spada, tym mniej cząsteczek znajduje się w komorze i tym dłuższa jest średnia droga swobodna. W wysokiej próżni wynosi od 10 centymetrów do jednego kilometra. Z tego powodu cząsteczki rzadziej się zderzają, a aby szybko dostać się do pompy, średnice połączeń z zaworami muszą być bardzo duże (patrz szkic). Dlatego SMC oferuje zawory o rozmiary do 160 mm (= średnica wewnętrzna).

Do czego potrzebujesz wysokiej próżni?

Produkty wytwarzane w wysokiej próżni można znaleźć prawie wszędzie w naszym codziennym życiu. Oto kilka przykładów:

• Tworzenie powłok: proces fizycznego osadzania z fazy gazowej zachodzi tylko w wysokiej próżni. Służy do produkcji mikroczipów, płyt CD i DVD. Tutaj niezwykle czyste środowisko jest ważne, ponieważ cząsteczki stanowią duży problem.
• Kolejne przykłady zastosowania: powlekanie narzędzi, folii (przemysł spożywczy, okulary, samochody, biżuteria, …)
• Mikroskop elektronowy: zamiast wiązki światła mikroskop elektronowy wykorzystuje wiązkę elektronową. Ponieważ elektrony są bardzo małe, mogą być odchylane przez cząsteczki powietrza – więc mikroskop potrzebuje do pracy wysokiej próżni.
• Testy szczelności lodówek, chłodnic powietrza, pomp ciepła, układów hamulcowych, poduszek powietrznych i wielu innych można przeprowadzić tylko w wysokiej próżni, która pozwala wykryć nawet najmniejsze wycieki. Wiele systemów wymaga testów szczelności, ponieważ wycieki mają katastrofalne skutki dla naszego bezpieczeństwa, zdrowia lub środowiska.
• Analityka: przykładem analizy jest spektrometr masowy. Za jego pomocą mierzy się masę atomów lub cząsteczek (masę atomową), po ich przekształceniu w fazę gazową i zjonizowaniu. Gdyby ciśnienie było zbyt wysokie, jony zderzyłyby się z cząsteczkami powietrza i nie mogłyby dotrzeć do detektora. Ponadto bez wysokiej próżni nie byłoby możliwe wytworzenie wolnych jonów i elektronów, a żywotność urządzenia zostałaby drastycznie skrócona.
• Przykłady zastosowania: badanie substancji w organizmie w medycynie i technologii przestępczej oraz w kontroli antydopingowej, analiza toksyn środowiskowych, środków bojowych i materiałów wybuchowych i wiele innych.

Zawory SMC do wysokiej próżni przekonują wysoką jakością i żywotnością. Spełniają wysokie standardy szczelności i są wyjątkowo odporne na korozję. Tutaj można znaleźć wszystkie produkty do napędów pneumatycznych, elektromagnetycznych i ręcznych.