Condizioni sperimentali

Nella maggior parte delle tecniche sperimentali che studiano le superfici dei materiali e le loro proprietà, è necessaria la condizione di Ultra Alto Vuoto (UHV - Ultra High Vacuum; cioè pressione inferiore a 10^-9 mbar) nella camera dove vengono compiute le misure sul campione.

• Due sono i motivi per cui è necessaria tale condizione:
  1. in condizioni normali le molecole dei gas presenti nella camera si depositano sulla superficie del materiale; alla pressione di circa 10^-6 mbar impiegano meno di 3 secondi per formare uno strato superficiale sul campione.
     Poiché per fare un esperimento serve almeno qualche ora e poiché è fondamentale che il campione non venga "sporcato" in fase di misura, si diminuisce la pressione ulteriormente all'interno della camera. Infatti, in UHV il numero di atomi di gas presenti è 1/1.000.000.000.000 volte che nell'aria a pressione atmosferica a parità di volume.
  2. per evitare che le particelle-proiettile utilizzate nelle diverse tecniche di analisi interagiscano con gli atomi dei gas residui nella camera.

• Per ottenere l'UHV sono da seguire alcune procedure:

  - utilizzando una pompa rotativa viene fatto il vuoto nella camera fino ad una pressione di 10^-2 mbar;

  - per arrivare ai 10^-6 mbar si usa una pompa Turbomolecolare; la camera viene rinchiusa in un forno e al suo interno la temperatura viene fatta alzare fino ai 180⁰ C. Questo processo rimuove i gas atomici dalle pareti della camera, che altrimenti impedirebbero di raggiungere la condizione di UHV in breve tempo;

  - dopo un giorno o poco più, tolto il forno, la camera viene fatta raffreddare fino a temperatura ambiente, alla quale finalmente ha raggiunto una pressione al di sotto dei 10^-9 mbar.