Vakum Teknolojisi
Vakum Nedir?
Vakum, Latince kökenli olup “vacuus” kelimesinden gelmektedir ve “boş” anlamını taşır. Amerikan Vakum Derneği’nin tanımına göre vakum; deniz seviyesinde, birim hacimdeki gaz moleküllerinin sayısının 2,5 × 1025 molekül/m³ değerinden daha az olduğu ortamları ifade eder.
Vakum Türleri Nelerdir?
Vakum, temelde ikiye ayrılır: doğal vakum ve yapay vakum. Bunları ayrı ayrı açıklayacak olursak;
- Doğal Vakum: 22 °C sıcaklıktaki bir ortamda, gaz moleküllerinin yoğunluğunun kendiliğinden 2,5 × 1025 molekül/m³ seviyesinin altına düştüğü durumlara denir.
- Yapay Vakum: 22 °C sıcaklıktaki bir ortamda, vakum pompaları yardımıyla basınç düşürülerek gaz moleküllerinin yoğunluğunun 2,5 × 1025 molekül/m³ seviyesinin altına indirildiği ortamlardır.
| Vakum Türü | Basınç Aralığı (torr) |
|---|
| Düşük vakum |
750 torr – 1 torr |
| Orta vakum |
1 torr – 10-3 torr |
| Yüksek vakum |
10-3 torr – 10-6 torr |
| Çok yüksek vakum |
10-6 torr – 10-9 torr |
| İleri yüksek vakum |
10-9 torr – 10-12 torr |
| Çok ileri yüksek vakum |
10-12 torr – 10-16 torr |
Basınç ve Basınç Birimleri Nelerdir?
Hem basınç hem de vakum kavramı, bir ortamda mevcut gaz moleküllerinin miktarını ifade eder. Basınç kavramı, mevcut molekül sayısını; vakum ise bu sayının azalmasını vurgular. Basınç arttığında vakum seviyesi düşer, basınç azaldığında ise vakum seviyesi artar. Burada önemli bir nokta, 760 Torr üzerindeki değerler için basınç seviyesi ifadesi, bu değerin altındaki değerler için ise vakum seviyesi ifadesinin kullanılmasıdır.
Birimleri incelediğimizde, örneğin 1 bar = 1 × 105 Pa eşitliğini tablodan görebiliriz. Burada Pascal (Pa), N/m² (Newton/metrekare) olarak tanımlanır. Vakumla ilgili çalışmalar çoğunlukla Torr veya Pascal birimleriyle yapılır.
| | Pa | bar | atm | Torr = mmHg |
|---|
| Pa |
1 |
10−5 |
987 × 10−8 |
750 × 10−5 |
|---|
| bar |
105 |
1 |
987 × 10−3 |
750 |
|---|
| atm |
1013 × 102 |
1.013 |
1 |
760 |
|---|
| Torr = mmHg |
133.3 |
133 × 105 |
132 × 10−5 |
1 |
|---|
Neden Vakum?
Atmosferde yaşam için gerekli gazlar bulunur, ancak bazı fiziksel veya kimyasal işlemlerde bu gazlar istenmeyen etkiler yaratabilir. Örnek olarak:
- Saflığın kritik olduğu yarı iletken malzemelerin (entegre devre, çip vb.) üretiminde, ortamda yabancı atomların bulunması malzemenin saflığını ve dolayısıyla elektriksel özelliklerini olumsuz etkiler. Vakum ortamında üretim, bu yabancı atomların sayısını azaltarak daha saf ürün elde edilmesini sağlar.
- İnce film kaplama yöntemlerinde, işlem vakum ortamında yapılmazsa, buharlaştırılan metal atomları atmosferdeki diğer parçacıklara çarparak enerjilerini kaybeder ve hedef yüzeye etkin bir şekilde ulaşamaz. Bu da istenen kaplama işleminin verimli şekilde gerçekleşmesini engeller.
- Yüksek enerji fiziği deneylerinde vakum ortamı zorunludur. Aksi halde, yüksek hızlara çıkarılmış parçacıklar ortam molekülleriyle çarpışarak hem enerjilerini kaybeder hem de yörüngelerinden sapar, bu da deney sonuçlarının doğruluğunu bozar.