США только что представили совершенно новый стандарт ни за что
Когда фокусник говорит вам, что у него ничего нет в рукаве, вам предлагается взглянуть сквозь пот рук и спертый воздух на карты или кроликов, скрывающихся внутри.
Но когда производитель высококачественных микрочипов говорит, что в их вакуумной камере ничего нет, им действительно нужно доверять. Волос, пылинок и даже молекул загрязняющих веществ может быть достаточно, чтобы разрушить деликатную технологию.
Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) подтвердил процесс, над которым они работали уже несколько лет. Пришло время точно измерить чрезвычайно низкое давление газа в ограниченном пространстве, предоставив промышленности и исследователям новый способ ни к чему не прийти.
Попытка выгнать каждую частицу газа из контейнера быстро становится бессмысленной затеей. Несколько упрямых отставших неизбежно останутся. Тем не менее, если их коллективное давление упадет ниже 0,000001 паскаля (около триллионной доли атмосферного давления), мы можем назвать это сверхвысоким вакуумом, используя стандарт вакуума холодных атомов (CAVS).
Получение точного и надежного Измерить этот уровень вакуума сложно: обычно используются устройства, использующие оставшиеся частицы газа в качестве ступенек для электронов или заряжающие их и собирающие ионизированные частицы для подсчета.
Тем не менее, исследователи задаются вопросом, есть ли ограничения на эксперименты, включающие атомы, охлажденные лазером, можно превратить в удобный инструмент для обнаружения и подсчета остатков атмосферы, оставшихся в вакуумной камере.
Холодные незаряженные металлические атомы, удерживаемые в магнитных ловушках, часто страдают от неприятной проблемы — летающих частиц газа. может выбить их прямо из клетки. С другой стороны, измерение потерь этих атомов может обеспечить достаточно надежный показатель концентрации высокоскоростных частиц в их среде.
Подключение магнитной ловушки, загруженной примерно тысячей атомов лития или рубидия, к В вакуумной камере исследователи NIST показали, что можно последовательно измерять давление в диапазоне сверхвысокого вакуума, создав новый тип датчика CAVS.
Пока они возились с устройством большую часть времени За последние семь лет команда совсем недавно прикрепила свою новую технологию CAVS к системе, которая могла стабильно пропускать в камеру несколько десятков миллиардов молекул в секунду.
Сравнивая стандартизированный объем молекул, попадающих в камеру, с измерениями своего инновационного датчика CAVS, команда показала, что их метод не просто на высоте; он намного проще, чем все, что производилось раньше.
Без необходимости калибровки он фактически представляет собой стандартный измеритель вакуума прямо из коробки.
«Действительно, портативная версия настолько просто, что в конечном итоге мы решили автоматизировать его так, чтобы нам очень редко приходилось вмешиваться в его работу», — говорит физик NIST Дэн Баркер.
«На самом деле, большая часть данных портативного CAVS для этого исследования была получена, когда мы спокойно спали дома».
Возможно, это не сработает как по волшебству, но для производителей высококачественных полупроводников или исследователей, полагающихся на вакуум для изучения всего, от гравитационных волн до квантового хаоса и самого небытия, новая технология может быть именно тем, что им нужно, чтобы убедиться, что в рукавах почти ничего нет.
Это исследование было опубликовано в AVS Quantum Science.
