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Generación de ultra vacío

Alcanzar el nivel de ultra vacío (UHV) requiere mucho más que una buena bomba de vacío: implica un buen diseño del sistema, los materiales y los productos. Pfeiffer ofrece la solución completa.

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Retos a la hora de alcanzar el ultra vacío

Para generar ultra vacío (UHV), normalmente definido como presiones inferiores a 10−⁷ hPa (mbar), es esencial un diseño coordinado y preciso del sistema. Incluso las fuentes de contaminación más pequeñas pueden tener un gran impacto: una sola huella dactilar dentro de una cámara puede provocar horas adicionales de tiempo de evacuación. Este nivel de sensibilidad pone de relieve lo limpio, controlado y bien planificado que debe ser un sistema UHV desde el principio.

Entre las cuestiones clave que se deben tener en cuenta durante la planificación se incluyen:

  • Selección del material: ¿cómo afecta la selección del material al nivel de vacío alcanzable y a la estabilidad a largo plazo?
  • Diseño de la cámara: ¿qué papel desempeñan el diseño de la cámara de vacío y el tratamiento de superficie a la hora de minimizar la carga de gas y evitar los volúmenes atrapados?
  • Gestión de la tasa de fugas: ¿cómo se pueden identificar y eliminar posibles fugas durante el montaje del sistema?
  • Configuración de la bomba: ¿qué tecnología de bomba y relación de compresión son necesarias para alcanzar de forma fiable la condición UHV?

Encontrará todas las respuestas e información adicional en las preguntas frecuentes.

Diseño de sistemas

Aplicaciones de vacío

Historias de éxito

Efectos en el ultra vacío

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En entornos de ultra alto vacío (UHV), el comportamiento del gas cambia significativamente. Hay que tener en cuenta varios efectos físicos:

  • Adsorción: las moléculas de gas se adhieren a las superficies de la cámara.
  • Absorción: los gases quedan atrapados en el propio material, a menudo tras la adsorción.
  • Desorción: los gases previamente atrapados se liberan al entorno de vacío.
  • Permeación: los gases se difunden a través de materiales sólidos hacia el entorno de vacío.
  • Fuga: los gases externos entran a través de imperfecciones o un sellado deficiente.
  • Fugas virtuales: los volúmenes atrapados o las soldaduras incorrectas liberan gas lentamente, imitando las fugas reales.

Diseño del sistema en entornos de ultra vacío

La generación de ultra vacío (UHV) requiere mucho más que potentes bombas de vacío: se trata de conseguir que cada detalle sea correcto.

Desde minimizar la desgasificación en las cámaras de vacío hasta elegir la combinación adecuada de bombas de vacío turbomoleculares, bombas primarias secas y medidores de precisión, la arquitectura del sistema desempeña un papel decisivo.


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Los componentes adecuados incluyen:

  • Cámaras de ultra vacío (UHV)
  • Bombas de vacío turbomoleculares
  • Bombas primarias
  • Monitorización precisa de la presión y el gas
  • Sellado fiable y protección contra fugas

Para obtener un desglose completo de los componentes críticos y cómo funcionan juntos, consulte nuestra sección de preguntas frecuentes.

¿Necesita ayuda para seleccionar los componentes adecuados para su sistema de ultra vacío (UHV)? Póngase en contacto con nuestros expertos en vacío.

Información sobre aplicaciones y requisitos reales

El ultra vacío (UHV) no se limita a la investigación básica. Es una tecnología habilitadora en varios sectores. Obtenga más información sobre aplicaciones y requisitos reales:

Aplicaciones e industrias que utilizan ultra vacío

  • Física de alta energía: requiere una condición de vacío ultraestable para la guía del haz, la aceleración y los experimentos de colisión.
  • Física del plasma y experimentos de fusión: dependen de entornos limpios y de alto vacío para minimizar la contaminación y gestionar las interacciones de plasma de alta energía.
  • Investigación espacial y simulación de satélites:simulan el vacío del espacio exterior y las temperaturas extremas para las pruebas de componentes de satélites y naves espaciales.
  • Espectrometría de masas y ciencia de superficies:la espectrometría de masas necesita UHV limpio y estable para una detección precisa de iones y un análisis de la composición de la superficie (por ejemplo, XPS, AES).
  • Fotónica: utiliza UHV para reducir el ruido y la dispersión en sistemas láser, detectores y configuraciones de alta tensión.


¿Le interesa saber cómo se aplica el ultra vacío (UHV) a su investigación o proceso de producción? Póngase en contacto con nosotros para obtener recomendaciones de sistemas a medida.
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Más información sobre UHV

¿Cómo generar ultra vacío (UHV)?

Alcanzar el vacío ultra alto (UHV) comienza con una comprensión sólida de la física del vacío, incluido el nivel de vacío, la dinámica de presión y el comportamiento del gas. Explore nuestra serie de vídeos dirigidos por expertos para conocer paso a paso el diseño del sistema UHV, la preparación de la cámara y la selección de la bomba.

Vea la lista de reproducción de vídeos completa

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¿Cuáles son los componentes clave de un sistema UHV?

Una configuración estándar de ultra vacío (UHV) comienza con una bomba primaria seca (segunda etapa) para reducir la presión a unos 10−³ hPa (mbar). A continuación, una bomba de alto o ultra vacío (primera etapa), como una bomba de vacío turbomolecular, se encarga de alcanzar la presión de funcionamiento final.

    • Cámaras de vacío: fabricadas en acero inoxidable austenítico para reducir la desgasificación y soportar altas temperaturas. Más información en nuestra sección sobre cámaras de vacío.
    • Bombas de alto vacío: para gases ligeros como el hidrógeno o altas cargas de desgasificación, las bombas de vacío turbomoleculares (por ejemplo, la serie HiPace H) ofrecen relaciones de compresión ≥ 10⁷, esenciales para alcanzar y mantener el UHV.
    • Bombas primarias: las bombas de vacío secas, como las bombas scroll (HiScroll), las bombas de vacío de diafragma (MVP) o las bombas de vacío Roots multietapa (ACP), están libres de aceite, son silenciosas y requieren poco mantenimiento, lo que las hace ideales para entornos UHV limpios. Las bombas de vacío de paletas rotativas (p. ej., DuoVane) también se utilizan donde se requieren sistemas compactos y robustos.
    • Medidores de vacío: los medidores de ionización y de cátodo frío permiten una monitorización precisa de la presión, algo esencial para el control del proceso y el diagnóstico del sistema.
    • Analizadores de gases residuales (RGA): herramientas como PrismaPro analizan la composición del gas en tiempo real para detectar contaminación o fugas y verificar la limpieza del sistema.
    • Sellos metálicos y bridas CF: proporcionan un sellado hermético y resistente a la temperatura con una permeabilidad mínima, fundamental durante el horneado o el ciclo térmico.
    • Válvulas y accesorios: garantizan un funcionamiento seguro, aíslan las cámaras y permiten el control flexible del sistema. Las configuraciones inteligentes de las válvulas protegen los componentes durante la ventilación o la condición de emergencia.
    • Detección de fugas: tras la instalación, la detección de fugas de helio es esencial para verificar la hermeticidad del sistema. Incluso las fugas más pequeñas pueden evitar las condiciones de UHV. Las pruebas adecuadas garantizan que el sistema cumpla con las especificaciones de tasa de fugas requeridas antes del horneado y la evacuación final.

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    ¿Qué productos son los mejores para una cámara de ultra vacío?

    La elección del material afecta a todo, desde la integridad del vacío hasta la estabilidad a largo plazo. No se trata solo de una baja desgasificación, hay varios factores importantes:

    • Hermeticidad al gas: baja presión de vapor y contenido mínimo de gas interno.
    • Resistencia mecánica: estabilidad bajo vacío sin deformación.
    • Tasa de desgasificación: liberación mínima de superficie y gas del material.
    • Compatibilidad térmica: tasas de expansión adecuadas (p. ej., acero inoxidable y cobre).
    • Facilidad de fabricación: fácil de procesar y ampliamente disponible.

    El acero inoxidable austenítico sigue siendo el estándar para los sistemas de UHV debido a su fiabilidad y rendimiento de horneado.

    ¿Necesita ayuda para elegir los materiales adecuados? Hable con nuestros expertos.

    ¿Cómo se compara el UHV con el alto vacío (HV) y el alto vacío extremo (EHV)?

    Los sistemas de vacío suelen categorizarse por los rangos de presión que alcanzan. Cada gama tiene requisitos técnicos específicos y se adapta a diferentes aplicaciones:

    Nivel de vacío
    Nivel de presión
    Alto vacío (HV)
    10⁻3 hPa (mbar) a 10⁻8 hPa (mbar)
    Ultra vacío (UHV)
    10⁻8 hPa (mbar) a 10⁻11 hPa (mbar)
    Alto vacío extremo (EHV)
    Hasta 10⁻¹² hPa (mbar) o menos


    El alto vacío suele ser suficiente para los procesos industriales. Por el contrario, el UHV y el EHV exigen materiales especializados, técnicas de sellado y sistemas de bombeo exigentes.

    El vacío límite de las bombas de vacío turbomoleculares se encuentra en el rango inferior de UHV e incluso en el rango de EHV en configuraciones optimizadas. Para una condición de EHV más elevada, se requieren tecnologías adicionales, como bombas de iones, bombas de sublimación de titanio y bombas captadoras no evaporables (NEG).

    ¿Por qué son importantes la presión de funcionamiento y la relación de compresión?

    Comprender la presión de funcionamiento (pₒ) requerida es uno de los pasos más críticos en el diseño de sistemas UHV.

    Esto permite definir:

    • El nivel de vacío que debe mantener su sistema durante el funcionamiento.
    • El tipo y tamaño de la bomba de vacío.
    • Estrategias de materiales y sellado.


    El diseño sin un objetivo claro de presión de funcionamiento a menudo conduce a sistemas sobrediseñados y costosos, o con un rendimiento insuficiente e inestable. Igualmente importante es la relación de compresión (K₀) de la bomba de vacío turbomolecular, especialmente durante la manipulación de gases ligeros como el hidrógeno. Esta relación, basada en la fórmula de Gaede, refleja la capacidad de la bomba de vacío para reducir la presión de gas en cada etapa. Cuanto menor sea la presión objetivo, mayor será la relación de compresión necesaria.

    Obtenga más información en nuestro libro sobre tecnología de vacío

    Juntos, la presión de funcionamiento y la relación de compresión son parámetros de diseño esenciales para lograr de forma fiable una condición de ultra vacío (UHV).

    Vea nuestros vídeos sobre los conceptos básicos del vacío

    ¿Por qué es importante la conductancia?

    En el régimen de flujo molecular, la conductancia del sistema (la capacidad de las líneas de vacío para permitir el caudal de gas) se vuelve crítica. Una conexión larga o estrecha puede reducir significativamente el caudal efectivo. Una geometría optimizada del sistema garantiza que las bombas de vacío funcionen a todo su potencial.

    ¿Por qué elegir las turbobombas Pfeiffer para aplicaciones relacionadas con UHV?

    Desde 1955, Pfeiffer ha establecido la referencia en tecnología de bombas turbo, combinando ingeniería de precisión, innovación y décadas de experiencia. Nuestras bombas de vacío turbomoleculares, incluida la serie HiPace equilibrada con láser, son unidades de confianza en todo el mundo por su larga vida útil, su bajo nivel de vibraciones y su rendimiento constante, incluso en aplicaciones de UHV y EHV exigentes.

    Nuestra experiencia le garantiza que obtendrá la turbobomba adecuada para su proceso, tanto si trabaja con gases ligeros como el hidrógeno como si necesita una solución compacta para la integración en dispositivos analíticos.

    ¿Tiene curiosidad por saber cómo funciona una turbobomba? Explore el principio de funcionamiento y obtenga más información sobre nuestras turbobombas.

    ¿Cuáles son los errores más comunes que impiden alcanzar el UHV y cómo se pueden evitar?

    Alcanzar el UHV requiere atención al detalle en todo el diseño e instalación del sistema. Entre los problemas comunes que impiden alcanzar el ultra vacío se incluyen:

    • Las juntas de goma o plástico permiten la permeabilidad al gas, lo que degrada el nivel de vacío con el tiempo.
    • Las soldaduras deficientes o dobles pueden crear fugas virtuales y atrapar el gas que se escapa gradualmente.
    • Omitir los procedimientos de horneado deja gases unidos a la superficie (sobre todo vapor de agua) que evitan que la presión caiga.


    Cómo evitarlos

    • Utilice sellos CF totalmente metálicos para una conexión hermética.
    • Minimice los componentes no metálicos dentro del sistema de vacío.
    • Asegúrese de que la soldadura interna sea correcta sin puntos ciegos ni cavidades.
    • Incluya siempre un paso de horneado controlado en su proceso de puesta en marcha.

    Los sistemas UHV bien planificados, con componentes fiables y la orientación de expertos, garantizan la estabilidad a largo plazo y un rendimiento repetible.

    Casos de estudio de nuestros clientes

    Los sistemas de ultra vacío (UHV) son esenciales en muchos campos más allá de la investigación básica. Así es como el UHV permite entornos exigentes y cómo Pfeiffer contribuye a su éxito:
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    Para el experimento de fusión Wendelstein 7-X, los requisitos de UHV incluían tasas de fuga extremadamente bajas, alta estabilidad térmica e integridad de vacío a largo plazo. Pfeiffer trabajó en estrecha colaboración con ingenieros de proyectos para seleccionar, verificar y entregar tecnologías adecuadas, lo que ayudó a satisfacer las exigentes demandas operativas de esta instalación de investigación a gran escala.