ایده آل وکیوم | Ideal Vacuum

همه چیز درباره خلا ء

خلاء چیست؟

خلاء به فضایی گفته می شود که خالی از ماده باشد. در چنین حالتی مولکول های هوا که عامل ایجاد فشار می باشند نیز وجود ندارند. این تعریف ایده آل خلاء می باشد.

در استفاده‌ی روزمره، خلأ حجمی از فضاست که اصولاً خالی از ماده باشد به‌گونه‌ای که فشار گاز در آن بسیار کمتر از فشار جَو باشد. می‌توان گفت مفهوم خلأ مطلق یا خلأ کامل با فشار گازِ دقیقاً صفر در آن تنها یک مفهوم فلسفی است و هرگز در عمل مشاهده نمی‌شود. فیزیکدان‌ها اغلب پیرامون نتایج آزمایشیِ ایده‌آلی بحث می‌کنند که امکان رخ دادن در خلأ کامل را، که برای سهولت آنرا خلأ یا فضای آزاد می‌نامند، دارند، و هنگامی که از خلأ نسبی صحبت می‌کنند منظورشان خلأ واقعی است.

کیفیت یک خلأ به میزان نزدیک شدن به خلأ کامل بستگی دارد. فشار گازِ مانده نشان‌دهنده‌ی اصلیِ کیفیتِ خلأ است و به‌طورِ عمومی غالباً برحسب واحدی به‌نام تور (torr) یا میلیمتر جیوه اندازه‌گیری می‌شود. فضای خارجی و فضای بینِ ستاره‌ای طبعاً خلأهای دارای کیفیتِ عالی محسوب می‌شوند که غالباً کیفیتی بسیار بهتر از کیفیتِ خلأی دارند که به‌طور تصنعی با کمک فن‌آوری امروزه می‌توانیم بر روی زمین ایجاد کنیم. سال‌های زیادی است که از خلأهای مصنوعی دارای کیفیت پایین برای مَکِش استفاده می‌شود.

 دسته بندی فرآیندهای خلاء بر اساس محدوده های فشار

الف: خلاء ابتدایی یا پا ئین ( ۱bar-1mbar)

از فرآیندهای معمول در این ناحیه فشاری می توان خشک کردن ، تقطیر کردن و گاز زدایی از فولاد را نام برد.

ب: خلاء متوسط

در این محدوده فشاری می توان به فرآیندهایی نظیر تقطیر مولکولی، تولید یخ خشک، باردار کردن فلزات، کوره های قالب ریزی و ذوب وکوره های قوس الکتریکی اشاره کرد.

ج: خلاء بالا

در این محدوده فشاری می توان فرآیندهایی نظیر اسپکترومتر جرمی، میکروسکوپ های الکترونی، کارخانه های اشعه الکترونی، شتاب دهنده های ذرات و رشدکریستال را نام برد.

د: خلاء خیلی بالا

از فرآیند های معمول در این ناحیه، می توان به شکافت هسته ای، تحقیقات فضا، فیزیک سطح اشاره کرد.

از خلأ در تنوع وسیعی از کاربردها و وسایل استفاده می‌گردد. نخستین استفاده‌ی وسیعش در لامپ روشنایی التهابی برای محافظت از رشته سیمِ التهابی از سوختن و فروپاشی شیمیایی بود. با ایجاد خلأ از انجام واکنش شیمیایی در جوشکاریِ اشعه‌ی الکترونی، جوشکاریِ سرد، بسته‌بندی در خلأ، و سرخ کردن غذا در خلأ استفاده می‌شود. از خلأ خیلی بالا در مطالعه‌ی مواد درسطح اتمی تمیز استفاده می‌شود زیرا تنها یک خلأ خیلی خوب سطوح در سطح اتمی تمیز را برای یک زمان معقول طولانی (از مرتبه‌ی دقایق تا روزها) حفظ می‌کند. خلأی در حد بالا تا خیلی بالا ممانعتِ هوا را مرتفع می‌سازد و اجازه می‌دهد تابش‌های ذره‌ای بنشینند یا مواد را بدون آلودگی بردارند. از این خاصیت در نشست بخار شیمیایی، نشست بخار فیزیکی، و قلم‌زدن (یا تیزاب‌کاری) خشک که در تولید نیمه‌رساناها و لایه‌گذاری‌های اپتیکی و علوم سطح ضروری هستند استفاده می‌شود. کم شدنِ همرفت گرمایی بر اثر ایجاد خلأ همچون یک عایق حرارتی در بطری‌های فلاسک عمل می‌کند. خلأ عمیق نقطه‌ی جوش مایعات را پایین می‌آورد و رهاسازی گازهای گیرافتاده را در دماهای پایین گسترش می‌دهد که از آن در خشک کردن سرد، آماده‌سازی چسب، تقطیر، متالوژی، و پاک‌سازی پروسه استفاده می‌شود. از خواص الکتریکی خلأ در میکروسکوپ‌های الکترونی و لامپ‌های خلأ منجمله لوله‌های اشعه‌ی کاتدی استفاده می‌شود. مرتفع ساختن اصطکاک هوا در ذخیره‌ی انرژی در فلای‌ویل و سانتریفیوژهای فوق سریع مفید است.

لیست موارد عمده‌ی استفاده از خلأ :

  • لامپ‌های روشنایی
  • استفاده در واحدهای صنعتی لبنی
  • بسته‌بندی در خلأ
  • متراکم‌ساز زباله
  • آماده‌سازی چسب
  • فلاسک‌ها
  • پروسه‌های پاکسازی
  • پروسه‌های پزشکیِ نیازمند به مَکِش
  • تقطیر
  • استفاده در سیستم فاضلاب
  • سرویس‌های اِرکاندیشن – برداشتنِ همه آلودگی‌ها از سیستم قبل از شارژ با سردکننده
  • متالوژی
  • کاربرهای پزشکی مثل رادیوتراپی، رادیوجراحی، و رادیودارویی
  • کوره‌های خلأ
  • سرخ کردن غذا در خلأ (ماهی‌تابه‌های خلأ)
  • راندن تعدادی از وسایل پرواز در اغلب هواپیماها
  • پروسه‌های قالب‌ریزی پلاستیک‌های کامپوزیت (VRTM)
  • بوسترهای وکیو سِروُ برای ترمزهای هیدرولیک
  • موتورهایی که خفه‌کننده را در سیستم‌های تهویه حرکت می‌دهند
  • کِشنده ساسات در سِروُمکانیسمِ کنترل سرعت
  • برای کارانداختن ژیروسکوپ در وسایل پروازی مختلف در هواپیما
  • لوله‌ها و لامپ‌های خلأ و لوله‌های اشعه کاتدی (CRT)
  • کوتینگ (یا لایه‌گذاری) های خلأ برای دکور، مقاوم‌سازی، و صرفه‌جویی در انرژی
  • کوتینگ‌های سخت برای موتور
  • از بین بردن اسطکاک هوا برای ذخیره انرژیِ فلای‌ویل و سانتری‌فیوژهای بسیار پرسرعت
  • تجهیزات آنالیز گاز، مایع، جامد، سطح، و مواد حیاتی
  • میکروسکوپ الکترونی
  • اسپکترومترهای جرمی
  • پروسه‌های نیمه هادی به‌ویژه لایه‌نشانی یونی، قلمزنی خشک (مثلاً برای ساخت نیمه‌رساناها) و لایه‌نشانی PVD، ALP، PECVD و CVD و به‌زودی در فوتولیتوگرافی
  • شتاب دهنده‌های ذره