Vakuum

Vakuum er betegnelsen for et gastryk, der er lavere end det atmosfæriske lufttryk.
Vakuum er fundamentalt for fremstilling af stort set alle højteknologiske produkter, vi anvender i vores dagligdag. Det bruges bl.a. i produktionsprocesser inden for elektronik, skærme, optik, medicinalvarer, sensorer, bildele, halvlederproduktion og skæreværktøj.

Ordet ”vakuum” stammer fra det latinske ord vacuus, som betyder tomt. Det fuldstændigt tomme vakuum – et såkaldt "perfekt vakuum", hvor der ingen partikler overhovedet er til stede – kan ikke opnås i praksis. Der vil altid være et meget lille antal gasmolekyler tilbage, selv under de bedst mulige laboratorieforhold.

Et vakuum dannes typisk ved at fjerne gasmolekyler fra en lukket beholder ved hjælp af en vakuumpumpe. Vakuumniveauet kvantificeres ved angivelse af gastrykket, som kan måles med en vakuumsensor eller transducer.

Vakuumniveauer

Vakuum opdeles normalt i flere kategorier afhængigt af trykniveauet:

• Lavvakuum (1000–1 mbar): anvendes i pakning, transport, fødevareindustrien
• Mellemvakuum (1–10⁻³ mbar): coating, tørringsprocesser
• Højvakuum (10⁻³–10⁻⁷ mbar): elektronik- og optikproduktion
• Ultrahøjvakuum (<10⁻⁷ mbar): forskning, overfladefysik, partikelacceleratorer

Hver kategori kræver forskellige pumpeteknologier og sensortyper.

Hvordan vakuum måles

Vakuumsensorer fungerer efter forskellige teknologiske principper:

• Pirani-sensorer(måler termisk ledningsevne i gasen)
• Kapacitive sensorer(meget præcise, uafhængige af gastype)
• Penning-/koldkatodesensorer(ionisationsbaseret måling i højvakuum)
• Varmeledning og piezoresistive sensorer(lavvakuum)

Valg af sensortype afhænger af både vakuumniveau og applikation. Den danske teknologivirksomhed Sens4 fremstiller nogle er verdens førende vakuum sensorer. 

Hvorfor vakuum er vigtigt

Vakuum giver mulighed for processer, der ellers ikke kan gennemføres, fx:

• fjernelse af luft og fugt for at undgå oxidation
• deponering af tynde film i coating- og PVD-processer
• skabelse af ultra‑rene miljøer til elektronik og optik
• kontrollerede reaktioner uden forstyrrende luftmolekyler
• test, kalibrering og simulering af rumforhold

Vakuum er derfor afgørende for moderne industri og forskning.

Hvordan vakuum skabes og opretholdes

Forskellige pumpetyper bruges afhængigt af processen:

• Forpumper(rotations- eller scrollpumper) til lav-/mellemvakuum
• Turbomolekylære pumpertil højvakuum
• Ionpumpertil ultrahøjvakuum
• Kryopumpertil meget rene vakuummiljøer

Ofte kræves en kombination af pumper for at opnå det ønskede tryk.