Unedau cyffredin ar gyfergwactod uwch-uchel
1. Mae milibarau (mbar) yn unedau o bwysedd aer, 1000 mbar=1 bar=1 * 105 Pa;
2. Daw Torr o'r golofn mercwri milimetr (mmHg) yn arbrawf Torricelli, gyda 760 Torr=1 atm;
3. Daw Pa o'r System Ryngwladol o Unedau (SI), lle mae 1 Pa yn hafal i 1 N/m2;
Nodyn: Pa yw'r uned ddeilliedig yn y System Ryngwladol o Unedau, nid yr uned sylfaenol.
Sylwch: Diffinnir 1 bar yn llym fel 105 Pa, ac mae 1 atm wedi'i ddiffinio'n llym fel 101325 Pa. Yn gyffredinol, ystyrir bod y ddau yn gyson o ran defnydd ymarferol, ond mae ganddynt ddiffiniadau gwahanol.
Nodyn: Mewn defnydd ymarferol, oherwydd gwerthoedd tebyg Torr a mbar, fe'u hystyrir yn gyfwerth yn gyffredinol pan nad oes angen cywirdeb.
Nodyn: Mae cilogramau (kg/cm2) yn aml yn cael eu defnyddio fel uned o bwysau mewn peirianneg, gyda gwerth yn agos at 105 Pa.
Diffiniad o wactod tra-uchel
1. Gwactod uchel iawn (UHV), a ddiffinnir yn gyffredinol fel 10-7-10-12 mbar;
2. High vacuum (HV), generally defined as>10-7 mbar;
3. gwactod uchel eithafol (XHV), a ddiffinnir yn gyffredinol fel<10-12 mbar.
Nodweddion gwactod tra-uchel
Glendid uchel yw'r rheswm sylfaenol pam mae angen gwactod tra-uchel ar gyfer dadansoddi arwynebau. Mae ffiseg wyneb yn aml yn astudio ffenomenau ffisegol sawl haen atomig ar yr wyneb. Felly, hyd yn oed o dan amodau gwactod, gall arsugniad moleciwlau nwy ar wyneb y sampl effeithio'n sylweddol ar ganlyniadau arbrofol. Rydym yn aml yn defnyddio 'oes' i ddisgrifio'r amser y mae'n ei gymryd i lanhau arwyneb sampl a'r canlyniadau arbrofol i gael eu heffeithio gan halogiad. Oherwydd gwahanol alluoedd arsugniad moleciwlau nwy, mae gwahaniaethau sylweddol mewn oes sampl ymhlith gwahanol samplau. Hyd yn oed ar gyfer yr un sampl, bydd gan wahanol arbrofion ddiffiniadau hollol wahanol o hyd oes sampl. Yn gyffredinol, mae hyd oes cyflyrau arwyneb yn llawer byrrach nag oes cyflwr corff.
Mewn gwyddoniaeth arwyneb, defnyddir L (Langmuir) i ddiffinio datguddiad arwyneb sampl, lle mae 1 L=10-6 Torr*s. Gallwn weld bod amlygiad y sampl mewn cyfrannedd gwrthdro â'r pwysedd aer. Felly, er mwyn gwella hyd oes y sampl, rydym yn aml yn ceisio cynyddu gradd gwactod y system gymaint â phosibl.
Os caiff ei gyfrifo yn seiliedig ar foleciwlau N2 ar dymheredd ystafell, gan ystyried bod yr holl foleciwlau ar yr wyneb gwrthdrawiad yn cael eu harsugno, bydd haen o foleciwlau'n cael eu harsugno ar wyneb y sampl mewn 3 eiliad o dan amodau gwactod 10-6 Torr. Mewn propaganda gwyddoniaeth poblogaidd, rydym yn aml yn disgrifio pwysigrwydd gwactod trwy ddefnyddio 10-6 Torr sy'n cyfateb i amser sylw monolayer 1 s. Mae'r term hwn yn eithaf byw a hawdd ei ddeall, ond ni ddylai myfyrwyr sy'n ymwneud ag ymchwil arwyneb ei ddefnyddio fel sail ar gyfer ymchwil wyddonol.
Gelwir cyfartaledd ystadegol y pellter rhwng dau wrthdrawiad cyfagos o bob moleciwl nwy yn llwybr rhydd cyfartalog y moleciwl. Mae maint llwybr rhydd cyfartalog moleciwlau yn gysylltiedig â math, dwysedd a chyflymder moleciwlau mewn gwactod. Ar dymheredd ystafell, gan ystyried N2, mae llwybr rhydd cyfartalog moleciwlau nwy mewn cyfrannedd gwrthdro â phwysedd nwy: ar bwysau atmosfferig (105 Pa), y llwybr rhad ac am ddim ar gyfartaledd yw 59 nm, ac yn 10-7 Pa, y llwybr rhad ac am ddim ar gyfartaledd Mae mor uchel â 59 km. Yn seiliedig ar y paramedr hwn, gallwn amcangyfrif y gwactod lleiaf sydd ei angen ar gyfer twf sputtering magnetron.
Mae llwybr rhydd cyfartalog electronau yn cyfeirio at gyfartaledd ystadegol y pellter a deithiwyd rhwng dau wrthdrawiad olynol rhwng electronau a moleciwlau nwy (gan anwybyddu gwrthdrawiadau rhwng electronau). Mae'r paramedr hwn yn cael ei gymhwyso'n bennaf i'r system arbrofol sbectrwm ynni ffotodrydanol.
O dan amodau gwactod uwch-uchel, anwybyddir darfudiad thermol yn gyffredinol, ac ystyrir ymbelydredd thermol a dargludiad yn bennaf.Systemau tymheredd isel(heliwm hylif, nitrogen hylifol) yn bennaf yn ystyried atal trosglwyddo gwres allanol. Ar gyfer systemau sy'n defnyddio nitrogen hylifol, dargludiad gwres yw'r brif ffynhonnell gwres; Ar gyfer systemau sy'n defnyddio heliwm hylifol, ni ellir anwybyddu ymbelydredd thermol allanol, a dylid talu sylw arbennig wrth ddylunio'r system. Mae angen i systemau tymheredd uchel ystyried y cynnydd tymheredd materol a'r rhyddhau nwy a achosir gan yr ymbelydredd thermol a gynhyrchir trwy wresogi'r ffilament. Mae dargludiad gwres ar dymheredd uchel yn effeithio'n bennaf ar fesur tymheredd thermocyplau. Yn ogystal, ni ellir anwybyddu'r ymbelydredd thermol a gynhyrchir gan y deunydd ei hun ar ôl cael ei gynhesu i dymheredd uwch.
Maes cymhwyso gwactod uwch-uchel
Mae maes cymhwyso gwactod tra-uchel yn helaeth iawn, ac yma rydym yn rhestru sawl un sydd â'r cysylltiad agosaf ag ymchwil ffiseg arwyneb,gan gynnwys sputtering magnetron, dyddodiad pwls laser, epitaxy pelydr moleciwlaidd, dadansoddiad arwyneb, a cyflymyddion gronynnau.
Defnyddir technoleg gwactod uchel iawn yn eang ym meysydd epitacsi trawst moleciwlaidd a dadansoddi arwynebau, ac mae gwahanol fathau o offer epitacsi trawst moleciwlaidd, sbectrosgopeg ffotoelectron, microsgopeg twnelu sganio, a systemau nodweddu paratoi eraill yn gweithio o fewn yr ystod hon. Oherwydd y ffaith bod systemau gwactod yn aml yn cyfrif am gyfran sylweddol o gostau adeiladu system, mae sut i ddewis y set pwmp priodol a chael y radd gwactod gorau posibl yn gyflym trwy ddulliau priodol yn broblem gyffredin sy'n achosi trafferthion mewn meysydd cysylltiedig.
Cyflymyddion gronynnau sydd â'r gofynion mwyaf llym ar gyfer gwactod, ond oherwydd y gost system gyffredinol uchel, mae'r uned pwmp gwactodnid dyma brif elfen y gost. Yn gyffredinol, mae pympiau gwactod gwell wedi'u ffurfweddu cymaint â phosib. Yn ogystal, yn gyffredinol nid oes ffynhonnell llygredd yn y siambr gyflymu, ac mae'r radd gwactod fel arfer yn cyrraedd ystod gwactod uchel iawn.
Mae sputtering Magnetron yn cynhyrchu llygredd sylweddol yn ystod y broses anweddu oherwydd materion mecanwaith, ac fel arfer nid yw'n mynd ar drywydd lefelau gwactod arbennig o uchel.Unedau pwmp moleciwlaiddyn gyffredinol yn ddigonol i fodloni'r amodau defnydd. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gyda datblygiad parhaus technoleg a datblygiad pellach anghenion ymchwil, mae gradd gwactod systemau sputtering magnetron wedi'i wella'n barhaus, ac mae technolegau sy'n gysylltiedig â gwactod uwch-uchel hefyd yn dod i mewn i'r maes hwn yn gyson.
Yn y gorffennol, roedd y galw am radd gwactod mewn technoleg dyddodiad pwls laser (PLD) rhwng epitaxy pelydr moleciwlaidd a sputtering magnetron. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, oherwydd integreiddio graddol â thechnoleg epitaxy trawst moleciwlaidd (MBE), mae'r gofyniad am radd gwactod hefyd wedi bod yn cynyddu'n gyson. Mae epitaxy pelydr moleciwlaidd laser (LMBE) yn dechnoleg gwactod tra-uchel sy'n ymgorffori MBE yn PLD.
