Термин вакуум происходит от латинского. вакуум (пустой) и в технической практике относится к пространству, в котором давление газа значительно ниже, чем в пространстве с атмосферным давлением. В соответствии со значением давления (в следующих текстах мы будем использовать исключительно положительное соглашение, означающее, что наименьшее достижимое давление имеет значение 0), мы различаем вакуум на разные степени, которые затем находят различное применение в технической практике и в академическое исследование. Проще говоря, чем ниже давление, которого мы хотим достичь, тем более сложное оборудование мы должны использовать для его создания, поддержания и измерения.
Для создания вакуума (понижения давления) используются вакуумные насосы различных типов и конструкций. Среди наиболее известных типов масляные роторные, поршневые, винтовые, турбомолекулярные, а в научных исследованиях используются ионные, криогенные, сорбционные, сублимационные и так называемые геттерные насосы (вакуумные насосы).
Мы измеряем вакуум (отрицательное давление) с помощью манометров, называемых на практике «вакуумметрами», различных принципов, в зависимости от требуемого диапазона, точности измерения и технологической атмосферы. В целом, чем точнее мы хотим измерить и чем ниже измеряемое давление, тем более требовательным становится измерение и тем более чувствительными к повреждениям являются манометры.
Почему мы используем вакуум (отрицательное давление) в технической практике?
- с уменьшением давления температура плавления и кипения веществ также снижается энергосбережение пониженная температура также подходит для некоторых процессов для защиты исходного и конечного продукта
- пониженное содержание некоторых газов (обычно кислорода) в рабочей атмосфере снижает влияние химических реакций на продукты и материалы реакционных камер
- некоторые инженерные приложения требуют, чтобы поток (градиентное направление потока материала) функционировал
- некоторые приложения требуют замены атмосферы или удаления технологических газов и паров и многие другие.
Использование вакуума в технической практике
- захват материала и заготовок (pick and place)
- транспортировка сыпучих материалов, паров и газов
- пищевая и перерабатывающая промышленность (упаковка, сублимационная сушка и т.д.)
- машиностроение (термообработка, подготовка слоев и т.д.)
- химическая и фармацевтическая промышленность (перегонка, переработка и др.)
- медицина, ветеринария и сельское хозяйство
- нефтехимическая промышленность (перегонка, защитные атмосферы и др.)
- электротехническая промышленность (лампочки, газоразрядные лампы, производство полупроводников, тонких пленок и др.) и многие другие.
Использование вакуума в экспериментальной практике
- микроскопические методы СЭМ, ТЭМ и подготовка образцов для АСМ и СТМ
- методы измерения, основанные на анализе электронов, ионов и атомов
- подготовка тонких слоев, подготовка наноструктур
- изучение элементарных частиц, столкновений и реакций
- изучение химических элементов, соединений и веществ и многие другие.