СВЕРХВЫСОКИЙ ВАКУУМ
,
разрежение выше 10-8 ммрт. ст. (1 ммрт. ст. 100 н/м2).
С. в. создают в камерах для имитации космич. пространства, в различных
экспериментальных установках, а также в нек-рых электровакуумных приборах.
С. в. необходим для исследования физ. свойств очень чистой поверхности
твёрдого тела и поддержания её в течение достаточно длительного времени.
В этой связи С. в. определяют как состояние разреженного газа, при к-ром
чистая поверхность тела покрывается мономолекулярным слоем адсорбированного
газа за время < 100 сек.
При очень низких давлениях
подавляющая часть газа находится в адсорбированном состоянии на поверхности
вакуумной аппаратуры, а также в растворённом состоянии внутри её материала
и лишь незначительная часть - в откачиваемом объёме. Достижимая степень
вакуума
определяется
равновесием между скоростью откачки газа и скоростью его поступления в
откачиваемый объём за счёт десорбции газа со стенок и натекания извне через
микроскопич. отверстия. Для получения С. в. натекание извне сводят к минимуму,
а аппаратуру вместе с корпусом вакуумной камеры обезгаживают, прогревая
в вакууме при темп-ре 300-500 °С. Поэтому обычно корпус вакуумной камеры
изготавливают из плотных, сваривающихся, коррозиестойких материалов, имеющих
низкое давление пара и легко обезгаживающихся при прогреве (нержавеющая
сталь, стекло, кварц, вакуумная керамика; см.
Вакуумные материалы).
Откачивающая система сверхвысоко-вакуумной
установки состоит из основного насоса, включаемого после окончания прогрева
и достижения высокого вакуума, и вспомогательного насоса, работающего при
прогреве установки. Поскольку масса откачиваемого газа в условиях С. в.
невелика, то в качестве основных применяют сорбционные, ионносорбционные
и магниторазрядные вакуумные насосы, быстрота откачки к-рых достигает
106 л/сек (крупные установки), а предельный вакуум 10-13мм
рт. ст. Иногда в качестве основных применяют пароструйные (парортутные
и паромасляные) и турбомолекулярные насосы.
Измерение С. в. осуществляется
электронными ионизационными и магнитными электроразрядными вакуумметрами
(см. Вакуумметрия). Нижний предел давлений у первых определяется
фотоэлектронным током с ионного коллектора под действием рентгеновского
излучения с анода (возникающего при его электронной бомбардировке). Существуют
ионизационные вакуумметры спец. конструкции, в к-рых фоновый ток снижен.
Наибольшее распространение получил манометр Байярда - Альпер-т а; коллектор
ионов в нём представляет собой тонкий осевой стержень, на к-рый попадает
лишь малая часть рентгеновского излучения анода. Нижний предел измерений
10-10 ммрт. ст. Модулируя ионный ток в манометре Байярда
-Альперта с помощью спец. электрода, удаётся измерять давления до 10-11мм
рт. ст. Подавление фонового тока электрич. полем дополнительного электрода
(супрессора) позволяет измерять ещё более низкие давления (особенно в сочетании
с методом модуляции). Созданы конструкции, в к-рых коллектор экранирован
от попадания на него рентгеновского излучения с анода. В манометре Редхеда
ионы из области ионизации вытягиваются через отверстие в экране и при помощи
полусферического рефлектора фокусируются на тонкий проволочный коллектор.
В манометре Хельмера ионный поток, выходящий из отверстия в экране, отклоняется
с помощью 90°-ного углового электростатич. дефлектора и направляется к
коллектору. В манометре Грошковского тонкий проволочный коллектор расположен
напротив отверстия в торце анодной сетки и защищён от рентгеновского излучения
стеклянной трубкой.
Описанные приборы позволяют
измерять давление до 10-12 ммрт. ст., а в отдельных случаях
до 10-13 мм рт. ст. Значительное уменьшение нижнего предела
измеряемых давлений может быть достигнуто за счёт увеличения длины пробега
электронов. Ворбитронном манометре удлинение достигается с помощью электрич.
поля, а в ионизационном магнетронном манометре (манометр Лафферти) - с
помощью магнитного поля. Этими приборами можно измерять давления до 10-12-10-13мм
рт. ст. Магнитные электроразрядные вакуумметры, применяемые для измерения
С. в., имеют ряд особенностей: чтобы обеспечить зажигание и поддержание
разряда при очень низких давлениях, увеличивают размеры разрядного промежутка,
повышают анодное напряжение (5-6 кв) и напряжённость магнитного
поля (>1000 э). Для исключения фонового тока, связанного с туннельной
эмиссией с участков катода, расположенных вблизи анода, эти участки
окружают заземлёнными экранами.
Для измерения парциональных
давлений газов в условиях С. в. применяются масс-спектрометры, напр,
омегатроном удаётся измерять давления до 10-10 ммрт. ст.,
а
статическим, квад-рупольным и др. масс-спектрометрами -до 1012-10-13ммрт.
ст.
Лит. см. при статьях
Вакуумная
техника, Вакуумметрия.
Г. А. Ничипорович, В.
С. Босое.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я