کے لیے مشترکہ اکائیاںالٹرا ہائی ویکیوم
1. ملی بار (mbar) ہوا کے دباؤ کی اکائیاں ہیں، 1000 mbar=1 bar=1 * 105 Pa;
2. Torricelli تجربے میں ملی میٹر مرکری کالم (mmHg) سے آتا ہے، 760 Torr=1 atm کے ساتھ؛
3. Pa انٹرنیشنل سسٹم آف یونٹس (SI) سے آتا ہے، جہاں 1 Pa برابر 1 N/m2؛
نوٹ: بین الاقوامی نظام اکائیوں میں Pa اخذ شدہ اکائی ہے، بنیادی اکائی نہیں۔
نوٹ: 1 بار کو سختی سے 105 Pa کے طور پر بیان کیا گیا ہے، اور 1 atm کو 101325 Pa کے طور پر بیان کیا گیا ہے۔ دونوں کو عام طور پر عملی استعمال میں ایک جیسا سمجھا جاتا ہے، لیکن ان کی مختلف تعریفیں ہیں۔
نوٹ: عملی استعمال میں، Torr اور mbar کی ایک جیسی اقدار کی وجہ سے، جب درستگی کی ضرورت نہیں ہوتی ہے تو انہیں عام طور پر مساوی سمجھا جاتا ہے۔
نوٹ: کلوگرام (kg/cm2) اکثر انجینئرنگ میں دباؤ کی اکائی کے طور پر استعمال ہوتے ہیں، جس کی قدر 105 Pa کے قریب ہوتی ہے۔
الٹرا ہائی ویکیوم کی تعریف
1. الٹرا ہائی ویکیوم (UHV)، عام طور پر 10-7-10-12 mbar کے طور پر بیان کیا جاتا ہے؛
2. High vacuum (HV), generally defined as>10-7 mbar;
3. ایکسٹریم ہائی ویکیوم (XHV)، جس کی عام طور پر تعریف کی جاتی ہے۔<10-12 mbar.
الٹرا ہائی ویکیوم کی خصوصیات
اعلیٰ صفائی بنیادی وجہ ہے کیوں کہ سطح کے تجزیے کے لیے الٹرا ہائی ویکیوم کی ضرورت ہوتی ہے۔ سطحی طبیعیات اکثر سطح پر کئی جوہری تہوں کے طبعی مظاہر کا مطالعہ کرتی ہے۔ لہذا، خلا کے حالات میں بھی، نمونے کی سطح پر گیس کے مالیکیولز کا جذب تجرباتی نتائج کو نمایاں طور پر متاثر کر سکتا ہے۔ نمونے کی سطح کو صاف کرنے اور تجرباتی نتائج کو آلودگی سے متاثر ہونے میں لگنے والے وقت کی وضاحت کے لیے ہم اکثر 'زندگی بھر' کا استعمال کرتے ہیں۔ گیس کے مالیکیولز کی مختلف جذب کرنے کی صلاحیتوں کی وجہ سے، مختلف نمونوں کے درمیان نمونے کی زندگی میں نمایاں فرق موجود ہیں۔ یہاں تک کہ ایک ہی نمونے کے لیے، مختلف تجربات میں نمونے کی عمر کی بالکل مختلف تعریفیں ہوں گی۔ عام طور پر، سطحی ریاستوں کی عمر جسم کی حالتوں سے بہت کم ہوتی ہے۔
سطحی سائنس میں، L (Langmuir) کا استعمال نمونے کی سطح کی نمائش کی وضاحت کے لیے کیا جاتا ہے، جہاں 1 L=10-6 Torr * s۔ ہم دیکھ سکتے ہیں کہ نمونے کی نمائش ہوا کے دباؤ کے الٹا متناسب ہے۔ لہذا، نمونے کی عمر کو بہتر بنانے کے لیے، ہم اکثر نظام کی ویکیوم ڈگری کو زیادہ سے زیادہ بڑھانے کی کوشش کرتے ہیں۔
اگر کمرے کے درجہ حرارت پر N2 مالیکیولز کی بنیاد پر حساب لگایا جائے، اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ تصادم کی سطح پر موجود تمام مالیکیول جذب ہو چکے ہیں، انووں کی ایک تہہ نمونے کی سطح پر 3 سیکنڈ میں 10-6 Torr کے خلا کی حالت میں جذب ہو جائے گی۔ مشہور سائنس کے پروپیگنڈے میں، ہم اکثر 1s monolayer کوریج ٹائم کے مطابق 10-6 Torr استعمال کرکے خلا کی اہمیت کو بیان کرتے ہیں۔ یہ اصطلاح کافی واضح اور سمجھنے میں آسان ہے، لیکن سطحی تحقیق میں مصروف طلبہ کو اسے سائنسی تحقیق کی بنیاد کے طور پر استعمال نہیں کرنا چاہیے۔
ہر گیس مالیکیول کے دو ملحقہ تصادم کے درمیان فاصلے کی شماریاتی اوسط کو مالیکیول کا اوسط آزاد راستہ کہا جاتا ہے۔ انووں کے اوسط آزاد راستے کا سائز خلا میں مالیکیولز کی قسم، کثافت اور رفتار سے متعلق ہے۔ کمرے کے درجہ حرارت پر، N2 پر غور کرتے ہوئے، گیس کے مالیکیولز کا اوسط مفت راستہ گیس کے دباؤ کے الٹا متناسب ہے: ماحولیاتی دباؤ (105 Pa) پر، اوسط مفت راستہ 59 nm ہے، اور 10-7 Pa پر، اوسط مفت راستہ 59 کلومیٹر تک بلند ہے۔ اس پیرامیٹر کی بنیاد پر، ہم magnetron sputtering کی ترقی کے لیے درکار کم از کم ویکیوم کا اندازہ لگا سکتے ہیں۔
الیکٹرانوں کا اوسط آزاد راستہ الیکٹرانوں اور گیس کے مالیکیولز (الیکٹرانوں کے درمیان ٹکراؤ کو نظر انداز کرتے ہوئے) کے دو لگاتار تصادم کے درمیان طے شدہ فاصلے کی شماریاتی اوسط سے مراد ہے۔ یہ پیرامیٹر بنیادی طور پر فوٹو الیکٹرک انرجی سپیکٹرم تجرباتی نظام پر لاگو ہوتا ہے۔
انتہائی ہائی ویکیوم حالات میں، تھرمل کنویکشن کو عام طور پر نظر انداز کیا جاتا ہے، اور تھرمل ریڈی ایشن اور ترسیل کو بنیادی طور پر سمجھا جاتا ہے۔کم درجہ حرارت کے نظام(مائع ہیلیم، مائع نائٹروجن) بنیادی طور پر بیرونی حرارت کی منتقلی کو روکنے پر غور کریں۔ مائع نائٹروجن استعمال کرنے والے نظاموں کے لیے، حرارت کی ترسیل گرمی کا بنیادی ذریعہ ہے۔ مائع ہیلیم استعمال کرنے والے سسٹمز کے لیے، بیرونی تھرمل ریڈی ایشن کو نظر انداز نہیں کیا جا سکتا، اور سسٹم کو ڈیزائن کرتے وقت خصوصی توجہ دی جانی چاہیے۔ اعلی درجہ حرارت کے نظاموں کو مادی درجہ حرارت میں اضافے اور فلیمینٹ کو گرم کرنے سے پیدا ہونے والی تھرمل تابکاری کی وجہ سے گیس کے اخراج پر غور کرنے کی ضرورت ہے۔ اعلی درجہ حرارت پر حرارت کی ترسیل بنیادی طور پر تھرموکوپل کے درجہ حرارت کی پیمائش کو متاثر کرتی ہے۔ اس کے علاوہ، زیادہ درجہ حرارت پر گرم ہونے کے بعد خود مواد سے پیدا ہونے والی تھرمل تابکاری کو نظر انداز نہیں کیا جا سکتا۔
الٹرا ہائی ویکیوم کا ایپلیکیشن فیلڈ
الٹرا ہائی ویکیوم کا اطلاق کا میدان بہت وسیع ہے، اور یہاں ہم کئی ایسی فہرستیں درج کرتے ہیں جو سطحی طبیعیات کی تحقیق سے زیادہ قریب سے متعلق ہیں،میگنیٹران سپٹرنگ سمیت, لیزر نبض جمع, مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی, سطح کا تجزیہ، اور پارٹیکل ایکسلریٹر.
الٹرا ہائی ویکیوم ٹکنالوجی مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی اور سطح کے تجزیہ کے شعبوں میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتی ہے، اور مختلف قسم کے مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی آلات، فوٹو الیکٹران اسپیکٹروسکوپی، اسکیننگ ٹنلنگ مائیکروسکوپی، اور دیگر تیاری کی خصوصیات کے نظام اس حد میں کام کرتے ہیں۔ اس حقیقت کی وجہ سے کہ ویکیوم سسٹم اکثر نظام کی تعمیر کے اخراجات کا ایک بڑا حصہ بنتے ہیں، مناسب پمپ سیٹ کا انتخاب کیسے کیا جائے اور مناسب ذرائع سے بہترین ممکنہ ویکیوم ڈگری کیسے حاصل کی جائے یہ ایک عام مسئلہ ہے جو متعلقہ شعبوں کو پریشان کرتا ہے۔
پارٹیکل ایکسلریٹرز کی ویکیوم کے لیے انتہائی سخت تقاضے ہوتے ہیں، لیکن نظام کی زیادہ لاگت کی وجہ سے، ویکیوم پمپ یونٹلاگت کا بنیادی جزو نہیں ہے۔ عام طور پر، بہتر ویکیوم پمپ کو جتنا ممکن ہو سکے ترتیب دیا جاتا ہے۔ اس کے علاوہ، عام طور پر ایکسلریٹر چیمبر میں آلودگی کا کوئی ذریعہ نہیں ہے، اور ویکیوم ڈگری عام طور پر بہت زیادہ ویکیوم رینج تک پہنچ جاتی ہے۔
میکنزم کے مسائل کی وجہ سے وانپیکرن کے عمل کے دوران میگنیٹران سپٹرنگ اہم آلودگی پیدا کرتا ہے، اور عام طور پر خاص طور پر اعلی ویکیوم لیولز کا پیچھا نہیں کرتا ہے۔مالیکیولر پمپ یونٹعام طور پر استعمال کی شرائط کو پورا کرنے کے لئے کافی ہیں۔ حالیہ برسوں میں، ٹیکنالوجی کی مسلسل ترقی اور تحقیقی ضروریات کی مزید ترقی کے ساتھ، میگنیٹران سپٹرنگ سسٹمز کی ویکیوم ڈگری میں مسلسل بہتری آئی ہے، اور الٹرا ہائی ویکیوم سے متعلق ٹیکنالوجیز بھی اس فیلڈ میں مسلسل داخل ہو رہی ہیں۔
ماضی میں، لیزر پلس ڈپوزیشن (PLD) ٹیکنالوجی میں ویکیوم ڈگری کی مانگ مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی اور میگنیٹران سپٹرنگ کے درمیان تھی۔ حالیہ برسوں میں، مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی (MBE) ٹیکنالوجی کے ساتھ بتدریج انضمام کی وجہ سے، ویکیوم ڈگری کی ضرورت بھی مسلسل بڑھ رہی ہے۔ لیزر مالیکیولر بیم ایپیٹیکسی (LMBE) ایک الٹرا ہائی ویکیوم ٹیکنالوجی ہے جو MBE کو PLD میں شامل کرتی ہے۔
