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Wenn der Zauberer Ihnen sagt, dass er nichts im Ärmel hat, sind Sie eingeladen, über Armschweiß und schlechte Luft hinaus nach den darin lauernden Karten oder Hasen zu suchen.
Aber wenn ein Hersteller hochwertiger Mikrochips sagt, dass sich in seiner Vakuumkammer nichts befindet, muss man ihm wirklich vertrauen. Haare, Staubpartikel oder sogar Schmutzpartikel können ausreichen, um empfindliche Technik zu zerstören.
Das US-amerikanische National Institute of Standards and Technology (NIST) hat nun ein Verfahren validiert, an dem es seit einiger Zeit arbeitet, um extrem niedrigen Gasdruck auf engstem Raum genau zu messen und Industrie und Forschern eine neue Möglichkeit zu bieten, ans Ziel zu kommen.
Der Versuch, alle Gaspartikel aus dem Behälter zu vertreiben, wird schnell zur sinnlosen Aufgabe. Ein paar hartnäckige Nachzügler werden zwangsläufig bleiben. Allerdings, wenn ihr kollektiver Druck weniger als 0,000001 Pa (ungefähr ein Billionstel einer Atmosphäre) können wir es nach dem Cold Atomic Vacuum Standard (CAVS) als Superhochvakuum bezeichnen.
Erhalten Sie eine genaue und zuverlässige Messung dieses Vakuumniveaus schwierige Sachehängt normalerweise davon ab verwendeten Geräte verbleibende Gasmoleküle als Ausgangspunkt für das Elektron, oder laden Sie sie auf und sammeln Sie ionisierte Partikel zum Zählen.
Die Forscher fragten sich jedoch, ob die Einschränkungen von Experimenten mit lasergekühlten Atomen in ein nützliches Werkzeug zur Erkennung und Berechnung der in einer Vakuumkammer verbliebenen Atmosphärenreste umgewandelt werden könnten.
Kalte, ungeladene Metallatome, gefangen in Magnetfallen leiden oft Ärgerliches Problem: Umherfliegende Gaspartikel können sie direkt aus ihrem Käfig werfen. Andererseits kann die Messung des Verlusts dieser Atome einen ziemlich zuverlässigen Hinweis auf die Konzentration von Hochgeschwindigkeitsteilchen in ihrer Umgebung liefern.
Durch die Anbringung einer mit etwa tausend Lithium- oder Rubidiumatomen beladenen Magnetfalle an einer Vakuumkammer haben NIST-Forscher gezeigt, dass es möglich ist, Drücke im Ultrahochvakuumbereich kontinuierlich zu messen und so einen neuen Typ von CAVS-Sensor zu schaffen.
Während sie den größten Teil der letzten sieben Jahre an dem Gerät herumgebastelt haben, hat das Team kürzlich seine neue CAVS-Technologie mit einem System verbunden, das kontinuierlich Dutzende Milliarden Partikel pro Sekunde in einen Raum entweichen lassen kann.
Durch den Vergleich der Standardgröße der in die Kammer eintretenden Partikel mit den Messungen des innovativen CAVS-Sensors zeigte das Team, dass ihre Methode nicht nur ein Nullpunkt ist; Es ist viel einfacher als alles, was bisher hergestellt wurde.
Und ohne dass eine Kalibrierung erforderlich ist, handelt es sich tatsächlich um ein Standard-Vakuummessgerät, das sofort einsatzbereit ist.
„Tatsächlich ist die tragbare Version so einfach, dass wir uns schließlich entschieden haben, sie zu automatisieren, sodass wir selten in ihren Betrieb eingreifen müssen.“ sagen NIST-Physiker Dan Parker.
„Tatsächlich wurden die meisten Daten des tragbaren CAVS für diese Studie erfasst, während wir bequem zu Hause schliefen.“
Es ist vielleicht nicht ganz magisch, aber für Hersteller hochmoderner Halbleiter oder Forscher, die auf Staubsauger angewiesen sind, um alles zu untersuchen Gravitationswellen Um das Quantenchaos in das Nichts selbst zu verwandeln, könnten neue Technologien genau das sein, was sie brauchen, um sicherzustellen, dass sie fast nichts mehr in petto haben.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in AVS Quantenwissenschaft.
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