Micro e nanotecnologia/Microtecnologia/Il vuoto

Il vuoto è essenzialmente un volume privo di materia, in maniera generica un volume in cui la pressionegassosa è molto inferiore alla pressione atmosferica si chiama sistema sotto vuoto.

La parola ha una origine latina vacuum, in realtà nessun volume dello spazio può essere completamente vuoto. Un vuoto perfetto, cioè una pressione gassosa esattamente nulla, è un concetto astratto che non si raggiunge mai in pratica. Anche se fosse possibile avere una regione di spazio senza atomi, la meccanica quantistica pone degli ulteriori paletti al concetto di vuoto, infatti anche nel vuoto perfetto esistono fotoni in equilibrio termodinamico, particelle virtuali e particelle con bassa interazione che non possono essere vicolate da nessuna parete.

La pressione residua del gas è la misura quantitativa della qualità del vuoto. Nel Sistema Internazionale la pressione si misura Pascal, abbreviato con Pa). Per avere un'idea la pressione atmosferica è circa $10^{5}\ Pa\$.

Molti processi tecnologici necessariamente si svologono sotto vuoto quindi a pressioni molto basse. Il vuoto è indispensabile per molte applicazioni ed è quindi necessario produrlo sulla Terra in ambienti o recipienti adatti attraverso opportuni dispositivi. Negli ultimi decenni grandissimi progressi sono stati compiuti nella realizzazione e nella misura di vuoti sempre più spinti. Oggi, si raggiungono pressioni anche inferiori a $10^{-9}$ Pa in sistemi come parti di [[w:Acceleratori_di_particelle|macchine acceleratrici di particelle}}.

Viene fatta una classificazione del vuoto in base ai vari intervalli di pressione:

• Basso vuoto (Rough vacuum, RV) $10^{5}$-$10^{2}$ Pa
• Vuoto medio (Medium vacuum, MV) $10^{3}$-$10^{-1}$ Pa
• Alto vuoto (High vacuum, HV) $10^{-1}$-$10^{-5}$ Pa
• Ultra-alto vuoto (Ultra high vacuum, UHV) $10^{-5}$-$10^{-9}$ Pa
• Vuoto estremo (Extremely high vacuum, EHV) <$10^{-9}$ Pa

Nei processi tecnologici il vuoto è necessario per impedire processi chimico-fisici causati dall'azione dei gas atmosferici sui materiali utilizzati. Ad esempio molti elementi in contatto con l'ossigeno o l'acqua presente nell'aria si ossidano, altri in contatto con l'azoto diventano dei nitruri. Alcune molecole fanno reazioni chimiche con le sostanze presenti nell'aria. Quindi spesso per crescere film o rimuoverli è necessario eseguire alcuni processi in vuoto.

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