Вакуумная технология — все процессы и физические измерения, выполняемые в условиях атмосферного давления ниже нормального. Процесс или физическое измерение обычно выполняется в вакууме по одной из следующих причин: (1) для удаления компонентов атмосферы, которые могут вызвать физическую или химическую реакцию во время процесса (например, вакуумная плавка реактивных металлов, таких как титан); (2) для нарушения равновесного состояния, существующего при нормальных комнатных условиях, например, для удаления окклюдированного или растворенного газа или летучей жидкости из основной массы материала (например, дегазация масел, сублимационная сушка) или десорбции газа с поверхностей (например, очистка микроволновых труб и линейных ускорителей в процессе производства); (3) увеличение расстояния, которое должна пройти частица до столкновения с другой частицей, что помогает частицам в процессе двигаться без столкновения между источником и целью (примеры использования — вакуумные покрытия, ускорители частиц, телевизионные трубки); (4) уменьшение количества молекулярных ударов в секунду, что снижает вероятность загрязнения поверхностей, подготовленных в вакууме (полезно в исследованиях чистых поверхностей).
Для любого вакуумного процесса можно определить предельный параметр для максимально допустимого давления. Это может быть число молекул на единицу объема (причины 1 и 2), средний свободный путь (причина 3) или время, необходимое для образования монослоя (причина 4).
При комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении в 1 кубическом футе (0,03 кубического метра) воздуха содержится примерно 7 × 1023 молекул, движущихся в произвольных направлениях со скоростью около 1000 миль в час (1600 километров в час). Обмен импульсами, передаваемый стенам, равен силе в 14,7 фунта на каждый квадратный дюйм площади стены. Это атмосферное давление может быть выражено в различных единицах, но до недавнего времени его обычно выражали в весе столба ртути единичного сечения и высотой 760 мм. Таким образом, одна стандартная атмосфера равна 760 мм рт. ст. Но чтобы избежать аномалии, связанной с уравниванием очевидно разных единиц, был введен термин «торр»; одна стандартная атмосфера = 760 торр (1 торр = 1 мм рт. ст.). В 1971 году этот термин был заменен единицей СИ, определяемой как ньютон на квадратный метр (Н/м2) и названной паскалем (один паскаль = 7,5 × 10-3 торр).
Первое крупное применение вакуумной технологии в промышленности произошло около 1900 года при производстве электрических лампочек. Затем последовали другие устройства, для работы которых требовался вакуум, например, различные типы электронных ламп. Кроме того, было обнаружено, что некоторые процессы, выполняемые в вакууме, дают либо превосходные результаты, либо вообще недостижимы в обычных атмосферных условиях. К таким разработкам относятся «цветение» поверхностей линз для увеличения светопропускания, подготовка плазмы крови для банков крови и производство реактивных металлов, таких как титан. Появление ядерной энергии в 1950-х годах послужило толчком для развития вакуумного оборудования в широких масштабах. Постоянно находились все новые и новые области применения вакуумных процессов, например, в космическом моделировании и микроэлектронике.
Были разработаны различные виды устройств для создания, поддержания и измерения вакуума. Несколько наиболее значимых типов описаны ниже.
