Vysoké vakuum – pohled do moderního průmyslu

Vysoké vakuum – ještě jste nikdy neslyšeli, k čemu by se dalo využít? Nyní nahlédneme za dveře důležité technologie (vysokého) vakua, bez níž by moderní život, jak ho dnes známe, nebyl možný.

Co je (vysoké) vakuum?

V naší atmosféře panuje tlak okolo 1013 milibarů – pokud je v nějakém systému tlak snížen, hovoříme o vakuu. Ale i zde existuje rozdělení do více tlakových rozmezí. Čím menší bude tlak, tím „vyšší“ nebo „lepší“ bude vakuum. Podle toho pak rozlišujeme podtlak (vysavače nebo vakuová balení), „hrubé“ vakuum (staré žárovky), „jemné“ vakuum (lyofilizace), přes vysoké vakuum (elektronové trubice, elektronové mikroskopy) až po ultra vysoké vakuum.

Výroba vysokého vakua

Vakuum vyrábějí čerpadla, které vlastně žádnými čerpadly nejsou, jen se tak nazývají. Striktně vzato se jedná o kompresor. To znamená, že tato čerpadla dopravují molekuly vzduchu, které dorazí z (vakuové) komory do čerpadla. Díky tomu bude tlak v komoře vždy menší. Aby se vyrobilo vysoké vakuum, je nutný systém se dvěma čerpadly: s jedním předčerpávacím a tzv. turbomolekulární vývěvou (viz obrázek).

Specifika vysokého vakua

Důležitým pojmem je tzv. střední volná dráha. Označuje se jím dráha, kterou může částice plynu urazit na své cestě, aniž by došlo ke srážce s jinými částicemi.

Vzpomeňte si – vakuová čerpadla jsou kompresory, které mohou z komory přenášet molekuly, které dorazí do čerpadla. Tam, kde panuje normální tlak, se molekuly vzduchu srážejí velice často, a proto střední volná dráha činí jen asi 68 nm. Pro srovnání: průměrný lidský vlas je asi 1000krát silnější. Protože se molekuly velmi často sráží, rychle a snadno protékají i tenkým potrubím (např. 1/2 palcovým = 12,7 mm) a malými přípojkami. To umožňuje molekulám rychle se dostat k čerpadlu.

Čím více tlak klesá, tím méně molekul je v komoře a tím delší jsou střední volné dráhy. Ve vysokém vakuu pak činí něco mezi 10 centimetry a jedním kilometrem. Proto se molekuly srážejí méně často a aby se do čerpadla dostaly rychle, musí být přípojky k ventilům velmi velké (viz obrázek). Z tohoto důvodu nabízí SMC komponenty o připojovacím rozměru až 160 mm jmenovité šířky (= vnitřního průměru).

Na co potřebujeme vysoké vakuum?

Výrobky, které se vyrábějí ve vysokém vakuu, najdeme v našem všedním životě všude. Vybrali jsme pro vás několik příkladů:

• Nanášení povlaků: důležitá metoda, která funguje jen ve vysokém vakuu, je fyzikální depozice z plynné fáze. Používá se při výrobě mikročipů, CD a DVD nosičů. Zde je důležité extrémně čisté prostředí, protože částice představují velký problém.
• Další příklady použití: napařování povrchů či fólií (v potravinářském průmyslu, na brýlích, autech, špercích, …)
• Elektronový mikroskop: Místo světelného paprsku používá elektronový mikroskop svazek elektronů. Protože jsou elektrony velmi malé, mohou je molekuly vzduchu vychylovat – elektronový mikroskop tedy vysoké vakuum potřebuje, aby vůbec fungoval.
• Zkoušky těsnosti: ledničky, klimatizace, tepelná čerpadla, brzdové systémy, airbagy a mnoho dalších. U mnoha systémů je nutné kontrolovat jejich těsnost, protože netěsnosti mají negativní vliv na naši bezpečnost, zdraví a životní prostředí. Tyto zkoušky těsnosti mohou být prováděny pouze ve vysokém vakuu, kde nemohou být přehlédnuty ani ty nejmenší netěsnosti.
• Fyzikální a chemické analýzy: Příkladem z analytiky je hmotnostní spektrometr. S jeho pomocí se určuje hmotnost atomů nebo molekul (atomová hmotnost) poté, co byly převedeny do plynné fáze a ionizovány. Pokud by byl tlak příliš velký, srážely by se ionty s molekulami vzduchu a nemohly by dorazit do detektoru. Kromě toho by nemohly ionty ani elektrony bez vysokého vakua vůbec vzniknout.
• Příklady využití: Vyšetřování látek v těle, v lékařské a kriminální technice a při dopingových kontrolách, analýza jedů v životním prostředí, bojových látek a výbušnin a mnoho dalšího.

Ventily pro vysoké vakuum přesvědčují svou vysokou kvalitou a životností. Splňují vysoké standardy těsnosti a mají extrémní odolnost proti korozivním vlivům. Zde naleznete všechny produkty ovládané pneumaticky, elektromagneticky a manuálně.