Hoe meet men de vacuümdruk?

Deze classificatie is conform ISO 3529-1:2019, maar er zijn verschillen in het praktische gebruik, vaak per land en toepassingsgebied. Vooral chemici noemen het spectrum van 100 tot 1 mbar, dat voor hen het meest interessant is, soms 'tussenvacuüm'. 

Technici spreken vaak helemaal niet over vacuüm, maar verwijzen in plaats daarvan naar 'lage druk' of 'negatieve druk'. De vacuümdrukregimes kunnen echter zeer goed worden onderscheiden door de verschillen en classificatie van het kinetische gedrag van gassen en vooral hun stromingstypes. Bijgevolg verschillen de technieken voor de productie en meting van vacuüm in deze verschillende bereiken aanzienlijk.

Alle vacuümsystemen op aarde bevatten lucht voordat ze worden geëvacueerd en zijn tijdens bedrijf bijna altijd omringd door lucht. Kennis van de fysische en chemische eigenschappen van de atmosfeer is dus cruciaal. 

De atmosfeer van de aarde bestaat uit veel gassen en waterdamp op het aardoppervlak. Per definitie is de druk die de atmosfeer uitoefent relatief ten opzichte van die op zeeniveau. De standaard atmosferische druk is 1013,25 mbar (komt overeen met de eerder gebruikte meeteenheid 'atmosfeer') bij 0oC. Tabel VIII toont de samenstelling van de standaardatmosfeer bij een relatieve vochtigheid van 50% maar bij een temperatuur van 68 °F of 20 °C. 

Specifiek met betrekking tot vacuümtechnologieën moeten de volgende punten in acht worden genomen met betrekking tot de samenstelling van de lucht: 

a) Bij het evacueren van een vacuümsysteem heeft waterdamp een belangrijke invloed op de relatieve vochtigheid van de lucht.  

b) De inerte atmosferische gassen zoals helium, neon, argon en krypton vereisen specifieke pompconfiguraties, met name voor afzuigpompen.

c) Ondanks het zeer lage heliumgehalte in de atmosfeer, dat slechts ongeveer 5 ppm (parts per million) bedraagt, is dit inerte gas vooral merkbaar in UHV- en XHV-systemen die zijn afgedicht met fluorelastomeren en/of glas- of kwartscomponenten bevatten. Dit is te wijten aan de hoge permeabiliteitsconstante van helium die deze materialen tot op zekere hoogte effectief kan 'penetreren' en dit geldt zelfs voor het metalen kamermateriaal zelf.

De atmosferische druk neemt af naarmate de hoogte boven het aardoppervlak toeneemt (zie Afb. 9,3). HV is aanwezig op hoogtes van ongeveer 100 km, terwijl er UHV-omstandigheden bestaan boven 400 km. De gassamenstelling (per %) van de atmosfeer verandert aanzienlijk naarmate de hoogte toeneemt. (zie Fig. 9,4). 

Gasdruk. (Hoeveelheid: druk; symbool: p; maateenheid: Pascal; Pa (of hPa) Pascal of millibar; afkorting: mbar.) Druk is de kracht die loodrecht op het oppervlak van een voorwerp wordt uitgeoefend per oppervlakte-eenheid. 

Er worden ook andere drukeenheden gebruikt, waaronder Torr en mmHg. De gasdruk die een kwikkolom met 1 mm kan optillen bij 32 °F (0 °C) is 1 Torr = 1 mmHg. 

De SI-eenheid voor druk is Pa, waarbij 1 Pa = 1 Nm ^-2.

Voor standaard atmosferische druk (0^o C) 

1,013,25 mbar = 1013,25 hPa = 101.325 Pa = 760 Torr = 760 mmHg.

Druk p wordt gewoonlijk als volgt aangeduid 

Absolute druk (p _abs ) is de druk zoals hierboven gedefinieerd. In vacuümtechnologietoepassingen wordt de 'abs'-index meestal weggelaten. 

De totale druk in een vacuüm wordt door de wet van Dalton gedefinieerd als de som van de samenstellende deeldrukken.

De partiële druk is de druk die wordt uitgeoefend door en individuele gas- of dampsoorten 

Opmerking: in sommige toepassingen wordt 'partiële druk' gedefinieerd als de som van de drukwaarden van samenstellende niet-condenseerbare gassen

De verzadigings- of verzadigde dampdruk p_s. is de druk van een stof waarbij de verdampingssnelheid vanaf het oppervlak = de recondensatiesnelheid. Deze varieert sterk naarmate de temperatuur verandert. Opmerking bij algemeen gebruik Verzadigde dampdruk wordt vaak gewoonweg 'dampdruk' genoemd. Dit verschilt van een andere term die betrekking heeft op de omstandigheden van een gas/damp bij de temperatuur van vloeibare stikstof (LN₂ ); p_d, die ook wel de dampdruk wordt genoemd, waarbij p_d de partiële druk is van een damp die door LN₂ kan worden vloeibaar gemaakt bij de temperatuur van LN₂ (77K);

De ISO-definitie van de standaard atmosferische druk (0^o C) is zodanig dat

1,013,25 mbar = 1013,25 hPa = 101.325 Pa = 760 Torr = 760 mmHg.

De einddruk p _end is de minimale druk die in een vacuümvat kan worden bereikt. Dit wordt ook wel de eind- of basisdruk genoemd. Deze einddruk wordt bepaald door de som van de gas- en dampbelastingen in het vacuümsysteem, inclusief ontgassing, procesbelastingen, lekken, permeatie en terugstroming ten opzichte van de effectieve pompsnelheden van de gebruikte pompen. Houd er rekening mee dat dit in sommige gevallen ook kan worden beperkt door pompinefficiënties zoals de compressieverhoudingen van turbomoleculaire pompen.

Hier duiden positieve waarden voor pe op overdruk of manometerdruk; negatieve waarden beschrijven een vacuüm. 

Gassen en/of dampen worden tijdens vacuümevacuatie uit een vat verwijderd. In gasvormige toestand (of fase) condenseren gasmoleculen niet bij lokale/bedrijfstemperatuur. Damp is ook een gasvormige stof die een temperatuur heeft die lager is dan de kritieke temperatuur. Dit betekent dat het bij zijn bestaande temperatuur kan worden vloeibaar gemaakt door de druk te verhogen. Verzadigde dampen zijn gassen bij een bepaalde temperatuur die in evenwicht zijn met de vloeibare fase van dezelfde stof.