জন্য সাধারণ ইউনিটঅতি উচ্চ ভ্যাকুয়াম
1. মিলিবার (mbar) হল বায়ুচাপের একক, 1000 mbar=1 বার=1 * 105 Pa;
2. Torricelli পরীক্ষায় মিলিমিটার পারদ কলাম (mmHg) থেকে টর এসেছে, 760 Torr=1 atm সহ;
3. Pa এসেছে ইন্টারন্যাশনাল সিস্টেম অফ ইউনিটস (SI), যেখানে 1 Pa সমান 1 N/m2;
দ্রষ্টব্য: Pa হল ইন্টারন্যাশনাল সিস্টেম অফ ইউনিটে প্রাপ্ত একক, বেস ইউনিট নয়।
দ্রষ্টব্য: 1 বারকে 105 Pa হিসাবে কঠোরভাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে, এবং 1 atm-কে কঠোরভাবে 101325 Pa হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে। দুটিকে সাধারণত ব্যবহারিক ব্যবহারে সামঞ্জস্যপূর্ণ বলে মনে করা হয়, কিন্তু ভিন্ন সংজ্ঞা রয়েছে।
দ্রষ্টব্য: ব্যবহারিক ব্যবহারে, টর এবং এমবারের একই মানের কারণে, যখন নির্ভুলতার প্রয়োজন হয় না তখন তারা সাধারণত সমতুল্য বলে বিবেচিত হয়।
দ্রষ্টব্য: কিলোগ্রাম (kg/cm2) প্রায়শই প্রকৌশলে চাপের একক হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যার মান 105 Pa এর কাছাকাছি।
অতি-উচ্চ ভ্যাকুয়ামের সংজ্ঞা
1. আল্ট্রা হাই ভ্যাকুয়াম (UHV), সাধারণত 10-7-10-12 mbar হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়;
2. High vacuum (HV), generally defined as>10-7 এমবার;
3. চরম উচ্চ ভ্যাকুয়াম (XHV), সাধারণত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়<10-12 mbar.
অতি-উচ্চ ভ্যাকুয়ামের বৈশিষ্ট্য
উচ্চ পরিচ্ছন্নতা হল মৌলিক কারণ কেন পৃষ্ঠ বিশ্লেষণের জন্য অতি-উচ্চ শূন্যতা প্রয়োজন। সারফেস ফিজিক্স প্রায়শই পৃষ্ঠের বিভিন্ন পারমাণবিক স্তরের ভৌত ঘটনা অধ্যয়ন করে। অতএব, এমনকি ভ্যাকুয়াম অবস্থার অধীনে, নমুনা পৃষ্ঠের গ্যাস অণুগুলির শোষণ পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলিকে উল্লেখযোগ্যভাবে প্রভাবিত করতে পারে। আমরা প্রায়ই 'জীবনকাল' ব্যবহার করি একটি নমুনা পৃষ্ঠ পরিষ্কার করতে এবং পরীক্ষামূলক ফলাফল দূষণ দ্বারা প্রভাবিত হতে সময় লাগে তা বর্ণনা করতে। গ্যাস অণুর বিভিন্ন শোষণ ক্ষমতার কারণে, বিভিন্ন নমুনার মধ্যে নমুনার জীবনকালের মধ্যে উল্লেখযোগ্য পার্থক্য রয়েছে। এমনকি একই নমুনার জন্য, বিভিন্ন পরীক্ষায় নমুনা জীবনকালের সম্পূর্ণ ভিন্ন সংজ্ঞা থাকবে। সাধারণভাবে বলতে গেলে, সারফেস স্টেটের আয়ুষ্কাল শরীরের অবস্থার তুলনায় অনেক কম।
পৃষ্ঠ বিজ্ঞানে, L (Langmuir) একটি নমুনা পৃষ্ঠের এক্সপোজারকে সংজ্ঞায়িত করতে ব্যবহৃত হয়, যেখানে 1 L=10-6 Torr * s। আমরা দেখতে পাচ্ছি যে নমুনার এক্সপোজার বাতাসের চাপের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক। সুতরাং, নমুনার জীবনকাল উন্নত করার জন্য, আমরা প্রায়শই সিস্টেমের ভ্যাকুয়াম ডিগ্রি যতটা সম্ভব বাড়ানোর চেষ্টা করি।
কক্ষ তাপমাত্রায় N2 অণুর উপর ভিত্তি করে গণনা করা হলে, সংঘর্ষের পৃষ্ঠের সমস্ত অণু শোষিত হয় বিবেচনা করে, 10-6 টরের ভ্যাকুয়াম অবস্থার অধীনে 3 সেকেন্ডের মধ্যে নমুনা পৃষ্ঠে অণুর একটি স্তর শোষণ করা হবে। জনপ্রিয় বিজ্ঞান প্রচারে, আমরা প্রায়ই 1 s monolayer কভারেজ সময়ের সাথে সম্পর্কিত 10-6 টর ব্যবহার করে ভ্যাকুয়ামের গুরুত্ব বর্ণনা করি। এই শব্দটি বেশ প্রাণবন্ত এবং বোঝা সহজ, কিন্তু পৃষ্ঠ গবেষণায় নিযুক্ত ছাত্রদের এটি বৈজ্ঞানিক গবেষণার ভিত্তি হিসাবে ব্যবহার করা উচিত নয়।
প্রতিটি গ্যাস অণুর দুটি সংলগ্ন সংঘর্ষের মধ্যবর্তী দূরত্বের পরিসংখ্যানগত গড়কে অণুর গড় মুক্ত পথ বলা হয়। অণুর গড় মুক্ত পথের আকার ভ্যাকুয়ামে অণুর ধরন, ঘনত্ব এবং গতির সাথে সম্পর্কিত। কক্ষ তাপমাত্রায়, N2 বিবেচনা করে, গ্যাসের অণুর গড় মুক্ত পথ গ্যাসের চাপের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক: বায়ুমণ্ডলীয় চাপে (105 Pa), গড় মুক্ত পথ 59 nm, এবং 10-7 Pa এ, গড় মুক্ত পথ 59 কিমি হিসাবে উচ্চ। এই প্যারামিটারের উপর ভিত্তি করে, আমরা ম্যাগনেট্রন স্পুটারিং বৃদ্ধির জন্য প্রয়োজনীয় ন্যূনতম ভ্যাকুয়াম অনুমান করতে পারি।
ইলেকট্রনের গড় মুক্ত পথ বলতে ইলেকট্রন এবং গ্যাসের অণুর পরপর দুটি সংঘর্ষের (ইলেকট্রনের মধ্যে সংঘর্ষকে উপেক্ষা করে) মধ্যে ভ্রমণ করা দূরত্বের পরিসংখ্যানগত গড়কে বোঝায়। এই পরামিতি প্রধানত photoelectric শক্তি বর্ণালী পরীক্ষামূলক সিস্টেম প্রয়োগ করা হয়.
অতি-উচ্চ ভ্যাকুয়াম অবস্থার অধীনে, তাপ পরিবাহীকে সাধারণত উপেক্ষা করা হয় এবং তাপীয় বিকিরণ এবং পরিবাহিতা প্রধানত বিবেচনা করা হয়।নিম্ন তাপমাত্রা সিস্টেম(তরল হিলিয়াম, তরল নাইট্রোজেন) প্রধানত বাহ্যিক তাপের স্থানান্তর রোধ করার কথা বিবেচনা করে। তরল নাইট্রোজেন ব্যবহার করে সিস্টেমের জন্য, তাপ সঞ্চালন হল তাপের প্রধান উৎস; তরল হিলিয়াম ব্যবহার করে সিস্টেমের জন্য, বাহ্যিক তাপীয় বিকিরণ উপেক্ষা করা যায় না, এবং সিস্টেমটি ডিজাইন করার সময় বিশেষ মনোযোগ দেওয়া উচিত। উচ্চ তাপমাত্রার সিস্টেমগুলিকে ফিলামেন্ট গরম করার ফলে উত্পন্ন তাপীয় বিকিরণ দ্বারা সৃষ্ট উপাদান তাপমাত্রা বৃদ্ধি এবং গ্যাস নিঃসরণ বিবেচনা করতে হবে। উচ্চ তাপমাত্রায় তাপ সঞ্চালন প্রধানত থার্মোকলের তাপমাত্রা পরিমাপকে প্রভাবিত করে। উপরন্তু, উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত হওয়ার পরে উপাদান নিজেই দ্বারা উত্পন্ন তাপীয় বিকিরণকে উপেক্ষা করা যায় না।
অতি-উচ্চ ভ্যাকুয়ামের প্রয়োগ ক্ষেত্র
আল্ট্রা-হাই ভ্যাকুয়ামের প্রয়োগের ক্ষেত্রটি খুবই বিস্তৃত, এবং এখানে আমরা বেশ কয়েকটি তালিকা করি যেগুলি পৃষ্ঠের পদার্থবিদ্যা গবেষণার সাথে সবচেয়ে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত,ম্যাগনেট্রন স্পুটারিং সহ, লেজার পালস জমা, আণবিক মরীচি এপিটাক্সি, পৃষ্ঠ বিশ্লেষণ, এবং কণা ত্বরক.
আল্ট্রা হাই ভ্যাকুয়াম প্রযুক্তি আণবিক মরীচি এপিটাক্সি এবং পৃষ্ঠ বিশ্লেষণের ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, এবং বিভিন্ন ধরণের আণবিক মরীচি এপিটাক্সি সরঞ্জাম, ফটোইলেক্ট্রন স্পেকট্রোস্কোপি, স্ক্যানিং টানেলিং মাইক্রোস্কোপি এবং অন্যান্য প্রস্তুতির চরিত্রায়ন সিস্টেম এই সীমার মধ্যে কাজ করে। এই কারণে যে ভ্যাকুয়াম সিস্টেমগুলি প্রায়শই সিস্টেমের নির্মাণ ব্যয়ের একটি উল্লেখযোগ্য অনুপাতের জন্য দায়ী, কীভাবে উপযুক্ত পাম্প সেটটি বেছে নেওয়া যায় এবং যথাযথ উপায়ে দ্রুত সম্ভাব্য সেরা ভ্যাকুয়াম ডিগ্রি অর্জন করা একটি সাধারণ সমস্যা যা সম্পর্কিত ক্ষেত্রগুলিকে সমস্যা করে।
কণা এক্সিলারেটরগুলির ভ্যাকুয়ামের জন্য সবচেয়ে কঠোর প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, কিন্তু উচ্চ সামগ্রিক সিস্টেম খরচের কারণে, ভ্যাকুয়াম পাম্প ইউনিটখরচের প্রধান উপাদান নয়। সাধারণত, ভাল ভ্যাকুয়াম পাম্প যতটা সম্ভব কনফিগার করা হয়। উপরন্তু, অ্যাক্সিলারেটর চেম্বারে সাধারণত কোনো দূষণের উৎস থাকে না এবং ভ্যাকুয়াম ডিগ্রী সাধারণত খুব উচ্চ ভ্যাকুয়াম রেঞ্জে পৌঁছায়।
ম্যাগনেট্রন স্পুটারিং প্রক্রিয়াগত সমস্যার কারণে বাষ্পীভবন প্রক্রিয়ার সময় উল্লেখযোগ্য দূষণ উৎপন্ন করে এবং সাধারণত বিশেষ করে উচ্চ শূন্যতার মাত্রা অনুসরণ করে না।আণবিক পাম্প ইউনিটসাধারণত ব্যবহারের শর্ত পূরণের জন্য যথেষ্ট। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, প্রযুক্তির ক্রমাগত অগ্রগতি এবং গবেষণার প্রয়োজনের আরও উন্নয়নের সাথে, ম্যাগনেট্রন স্পাটারিং সিস্টেমের ভ্যাকুয়াম ডিগ্রি ক্রমাগত উন্নত হয়েছে এবং অতি-উচ্চ ভ্যাকুয়াম সম্পর্কিত প্রযুক্তিগুলিও এই ক্ষেত্রে ক্রমাগত প্রবেশ করছে।
অতীতে, লেজার পালস ডিপোজিশন (PLD) প্রযুক্তিতে ভ্যাকুয়াম ডিগ্রির চাহিদা ছিল আণবিক মরীচি এপিটাক্সি এবং ম্যাগনেট্রন স্পুটারিংয়ের মধ্যে। সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, মলিকুলার বিম এপিটাক্সি (এমবিই) প্রযুক্তির সাথে ধীরে ধীরে একীকরণের কারণে, ভ্যাকুয়াম ডিগ্রির প্রয়োজনীয়তাও ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে। লেজার মলিকুলার বিম এপিটাক্সি (LMBE) হল একটি অতি-উচ্চ ভ্যাকুয়াম প্রযুক্তি যা MBE-কে PLD-তে অন্তর্ভুক্ত করে।
