Ultra High Vacuum（超高真空）

本研究室では物質表面の研究を行うため、ほとんどの実験を超高真空環境で行います。大気中では、含まれる酸素や水分により、表面が覆われてしまったり表面が変質してしまうためです。物質の本当の表面を研究するためには、表面に水分や気体が飛んで来ない環境「超高真空」が必要になるのです。

ではどのぐらいの真空度が必要でしょうか？

真空度が $10^{-6}$ Torrの気体に表面が曝されるとき、全ての表面原子に１秒間に平均１回ずつ気体分子が衝突します。１気圧は760 Torrですので大気圧より９桁ぐらい薄い気体です。衝突した分子が必ず表面にくっつくとすると、この真空度では１秒間しかフレッシュな表面を保つことは出来ません。

実験により表面を観察する時間を考えると、最低でも１時間は、表面をフレッシュな状態で保ちたいものです。そうすると $10^{-6}$ Torrの1/3600、すなわち $3 \times 10^{-10}$ Torrの真空度が必要になることが分かります。このように非常に高い真空のことを超高真空と言います。通常は $10^{-9}$ Torrから $10^{-11}$ Torrの範囲を超高真空と呼びます。