alto vacío
El alto vacío es una presión de gas extremadamente baja en sistemas cerrados. En este rango de presión predomina el flujo molecular, por lo que muchas leyes clásicas del flujo ya no son válidas. El rango de alto vacío abarca presiones de entre 10⁻⁷ y 10⁻³ mbar. En este rango, la densidad de partículas es muy baja, por lo que la longitud media libre de recorrido de las moléculas de gas es muy grande. Las moléculas de gas chocan con mayor frecuencia con las paredes que entre sí, por lo que se habla de flujo molecular.
La longitud libre media λ se puede describir de forma idealizada con la siguiente ecuación:
λ = k_B · T / (√2 · π · d² · p)
- λ es la longitud libre media,
- k_B es la constante de Boltzmann,
- T es la temperatura,
- d es el diámetro molecular
- p es la presión
En la práctica, el alto vacío se genera en varias etapas. En primer lugar, una bomba de prevacío evacúa el área de vacío fino. A continuación, toma el relevo una bomba de alto vacío, por ejemplo, una bomba turbomolecular o una bomba de difusión. La presión final alcanzable depende en gran medida de las fugas, la desgasificación y la limpieza de las superficies. El rendimiento de una instalación de alto vacío se describe mediante la capacidad de aspiración S y la tasa de fuga Q_L. Una ecuación de balance simple es:
Q_L = p_(final) · S
- p_(end) es la presión final estacionaria.
- Q_L es la tasa de fuga,
- p_end es la presión final estacionaria.
- S es la capacidad de absorción.
Las bajas tasas de fuga y una alta capacidad de succión efectiva permiten presiones finales más bajas. El alto vacío se utiliza en la tecnología de capas finas y semiconductores, ya que la baja densidad de gas residual facilita la deposición de capas puras. En la óptica electrónica, el alto vacío garantiza que los haces de electrones apenas se dispersen en los átomos de gas. Las aplicaciones típicas son los microscopios electrónicos y las instalaciones de soldadura por haz de electrones. El alto vacío también es importante en el tratamiento térmico de metales. Los hornos de vacío evitan la oxidación y permiten obtener superficies metálicas brillantes. En el campo de la analítica, los procedimientos de espectrometría de masas se suelen realizar en alto vacío para garantizar trayectorias definidas de los iones. En mezcladoras y en la tecnología de polvos, las condiciones de alto vacío solo se dan en aplicaciones especiales.