ปั๊มสุญญากาศ เป็นอุปกรณ์ ปั๊มชนิดหนึ่งที่ดูดอนุภาคก๊าซ ออกจากปริมาตร ที่ปิดสนิท เพื่อให้เหลือสุญญากาศบาง ส่วน ปั๊มสุญญากาศตัวแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี ค.ศ. 1650 โดยOtto von Guerickeและมีมาก่อนปั๊มดูดซึ่งมีมาตั้งแต่สมัยโบราณ^{[ 1 ]}

เครื่องสูบน้ำแบบดูดเป็นเครื่องต้นแบบของเครื่องสูบน้ำแบบสุญญากาศ พบเครื่องสูบน้ำแบบดูดสอง จังหวะในเมืองปอมเปอี^{[ 2 ]}วิศวกรชาวอาหรับอัล-จาซารีได้อธิบายถึงเครื่องสูบน้ำแบบดูดสองจังหวะในภายหลังว่าเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องสูบน้ำในศตวรรษที่ 13 เขายังกล่าวอีกว่ามีการใช้เครื่องสูบน้ำแบบดูดในไซฟอนเพื่อระบายไฟกรีก [ ^{3 ] เครื่อง}สูบน้ำแบบดูดปรากฏขึ้นในยุโรปยุคกลางตั้งแต่ศตวรรษที่ 15 ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

ในศตวรรษที่ 17 การออกแบบปั๊มน้ำได้รับการปรับปรุงจนสามารถสร้างสุญญากาศที่วัดได้ แต่สิ่งนี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจในทันที สิ่งที่ทราบคือปั๊มดูดไม่สามารถดึงน้ำได้สูงเกินระดับหนึ่ง: 18 หลาฟลอเรนซ์ ตามการวัดที่ทำขึ้นราวปี 1635 หรือประมาณ 34 ฟุต (10 เมตร) ข้อจำกัดนี้เป็นข้อกังวลในโครงการชลประทาน การระบายน้ำในเหมือง และน้ำพุประดับที่ดยุคแห่งทัสคานี วางแผนไว้ ดังนั้นดยุคจึงมอบหมายให้กาลิเลโอ กาลิเลอีตรวจสอบปัญหา กาลิเลโอเสนออย่างไม่ถูกต้องในหนังสือวิทยาศาสตร์ใหม่สองเล่ม ของเขา (1638) ว่าเสาของปั๊มน้ำจะแตกด้วยน้ำหนักของตัวเองเมื่อน้ำถูกยกขึ้นไปที่ 34 ฟุต^{[ 6 ]}นักวิทยาศาสตร์คนอื่นๆ รับความท้าทายนี้ รวมถึงกัสปาโร แบร์ติผู้ซึ่งจำลองโดยการสร้างบารอมิเตอร์น้ำเครื่องแรกในกรุงโรมในปี 1639 ^{[ 7 ]}บารอมิเตอร์ของแบร์ติสร้างสุญญากาศเหนือเสาน้ำ แต่เขาไม่สามารถอธิบายได้ ความก้าวหน้าครั้งสำคัญเกิดขึ้น ในปี 1643 โดยศิษย์ของกาลิเลโอชื่อเอวานเจลิสตา ตอร์ริเชลลี โดยอาศัยบันทึกของกาลิเลโอ เขาได้สร้าง บารอมิเตอร์ปรอทเครื่อง แรก และเขียนข้อโต้แย้งที่น่าเชื่อถือว่าพื้นที่ด้านบนเป็นสุญญากาศ ความสูงของคอลัมน์จึงถูกจำกัดไว้ที่น้ำหนักสูงสุดที่ความดันบรรยากาศสามารถรองรับได้ ซึ่งก็คือความสูงสูงสุดของปั๊มดูด^{[ 8 ]}

ในปี ค.ศ. 1650 ออตโต ฟอน เกอริคได้ประดิษฐ์ปั๊มสุญญากาศเครื่องแรก^{[ 9 ]}สี่ปีต่อมา เขาได้ทำการ ทดลอง ซีกโลกแม็ กเดบูร์กอันโด่งดัง ซึ่งแสดงให้เห็นว่าทีมม้าไม่สามารถแยกซีกโลกสองซีกที่อากาศถูกดูดออกไปได้โรเบิร์ต บอยล์ได้ปรับปรุงการออกแบบของเกอริคและทำการทดลองเกี่ยวกับคุณสมบัติของสุญญากาศโรเบิร์ต ฮุคยังช่วยบอยล์ผลิตปั๊มอากาศที่ช่วยสร้างสุญญากาศอีกด้วย

ในปี ค.ศ. 1709 ฟรานซิส ฮอว์กส์บี ได้ปรับปรุงการออกแบบให้ดียิ่งขึ้นด้วยปั๊มสองสูบของเขา ซึ่งลูกสูบสองตัวทำงานผ่านการออกแบบเฟืองและแร็ค ซึ่งมีรายงานว่า "ให้สุญญากาศในระดับใกล้เคียงกับสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบประมาณหนึ่งนิ้วปรอท" ^{[ 10 ]}การออกแบบนี้ยังคงได้รับความนิยมและมีการเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยจนกระทั่งถึงช่วงกลางศตวรรษที่สิบเก้า^{[ 10 ]}

ไฮน์ริช ไกส์เลอร์ประดิษฐ์ปั๊มแบบแทนที่ด้วยปรอทในปี พ.ศ. 2498 ^{[ 10 ]}และประสบความสำเร็จในการสร้างสุญญากาศได้ถึงระดับประมาณ 10 Pa (0.1 Torr ) คุณสมบัติทางไฟฟ้าหลายอย่างสามารถสังเกตได้ที่ระดับสุญญากาศนี้ และความสนใจในสุญญากาศก็กลับมาอีกครั้ง ซึ่งนำไปสู่การพัฒนาหลอดสุญญากาศ^{[ 11 ]}ปั๊มสเปรงเกลเป็นเครื่องสร้างสุญญากาศที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในยุคนั้น^{[ 10 ]}

^{ในช่วงต้นศตวรรษ ที่} 20 มีการประดิษฐ์ปั๊มสุญญากาศหลายประเภท รวมถึงปั๊มลากโมเลกุล^{[ 10 ]}ปั๊มแพร่กระจาย [ ^{12 ]}และปั๊มเทอร์โบโมเลกุล^{[ 13 ]}

ปั๊มสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทหลักๆ ตามเทคนิค ได้แก่ การแทนที่เชิงบวก การถ่ายโอนโมเมนตัม และการดักจับ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}ปั๊มแบบแทนที่เชิงบวกใช้กลไกในการขยายโพรงซ้ำๆ ปล่อยให้ก๊าซไหลเข้ามาจากห้อง ปิดผนึกโพรง และระบายออกสู่บรรยากาศ ปั๊มแบบถ่ายโอนโมเมนตัม หรือที่เรียกว่าปั๊มโมเลกุล ใช้เจ็ทของของเหลวที่มีความหนาแน่นสูงความเร็วสูงหรือใบพัดหมุนความเร็วสูงเพื่อผลักโมเลกุลของก๊าซออกจากห้อง ปั๊มแบบดักจับจะดักจับก๊าซในสถานะของแข็งหรือดูดซับ ซึ่งรวมถึง ปั๊ม ไครโอ ปั๊มเก็ตเตอร์และปั๊มไอออน^{[ 14 ] [ 15 ]}

ปั๊มแบบปริมาตรคงที่ (Positive displacement pumps) มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับสุญญากาศระดับต่ำ ปั๊มแบบถ่ายโอนโมเมนตัม (Momentum transfer pumps) ร่วมกับปั๊มแบบปริมาตรคงที่หนึ่งหรือสองตัว เป็นรูปแบบที่ใช้กันทั่วไปในการสร้างสุญญากาศระดับสูง ในรูปแบบนี้ ปั๊มแบบปริมาตรคงที่ทำหน้าที่สองอย่าง ประการแรก คือ สร้างสุญญากาศเบื้องต้นในภาชนะที่ต้องการดูดออกก่อนที่จะใช้ปั๊มแบบถ่ายโอนโมเมนตัมเพื่อสร้างสุญญากาศระดับสูง เนื่องจากปั๊มแบบถ่ายโอนโมเมนตัมไม่สามารถเริ่มทำงานได้ที่ความดันบรรยากาศ ประการที่สอง ปั๊มแบบปริมาตรคงที่ช่วยเสริมการทำงานของปั๊มแบบถ่ายโอนโมเมนตัมโดยการดูดโมเลกุลที่สะสมอยู่ในปั๊มสุญญากาศระดับสูงลงสู่สุญญากาศระดับต่ำ สามารถเพิ่มปั๊มแบบดักจับ (Entrapment pumps) เพื่อสร้างสุญญากาศระดับสูงมากได้ แต่ต้องมีการฟื้นฟูพื้นผิวที่ดักจับโมเลกุลหรือไอออนในอากาศเป็นระยะ เนื่องจากข้อกำหนดนี้ เวลาในการใช้งานจึงอาจสั้นเกินไปทั้งในสุญญากาศระดับต่ำและสูง ทำให้จำกัดการใช้งานเฉพาะสุญญากาศระดับสูงมากเท่านั้น ปั๊มยังแตกต่างกันในรายละเอียดต่างๆ เช่น ความคลาดเคลื่อนในการผลิต วัสดุซีล แรงดัน การไหล การรับหรือไม่รับไอน้ำมัน ช่วงเวลาการใช้งาน ความน่าเชื่อถือ ความทนทานต่อฝุ่น ความทนทานต่อสารเคมี ความทนทานต่อของเหลว และการสั่นสะเทือน^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]}

สามารถสร้างสุญญากาศบางส่วนได้โดยการเพิ่มปริมาตรของภาชนะ เพื่อให้สามารถดูดอากาศออกจากห้องได้เรื่อยๆ โดยไม่ต้องขยายขนาดอย่างไม่มีที่สิ้นสุด ช่องสุญญากาศสามารถปิดซ้ำๆ ดูดออก และขยายอีกครั้งได้ นี่คือหลักการเบื้องหลังปั๊มแบบแทนที่เชิงบวกเช่น ปั๊มน้ำแบบมือหมุน ภายในปั๊ม กลไกจะขยายช่องเล็กๆ ที่ปิดสนิทเพื่อลดความดันให้ต่ำกว่าความดันบรรยากาศ เนื่องจากความแตกต่างของความดัน ของเหลวบางส่วนจากห้อง (หรือบ่อน้ำ ในตัวอย่างของเรา) จะถูกดันเข้าไปในช่องเล็กๆ ของปั๊ม จากนั้นช่องของปั๊มจะถูกปิดผนึกจากห้อง เปิดสู่บรรยากาศ และบีบกลับไปให้มีขนาดเล็กมาก^{[ 14 ] [ 16 ]}

ระบบที่ซับซ้อนกว่าจะถูกนำมาใช้สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ แต่หลักการพื้นฐานของการกำจัดปริมาตรแบบวนรอบยังคงเหมือนเดิม: ^{[ 17 ] [ 18 ]}

• ปั๊มใบพัดหมุนซึ่งเป็นแบบที่พบได้บ่อยที่สุด
• ปั๊มไดอะแฟรมปราศจากการปนเปื้อนของน้ำมัน
• แหวนของเหลวที่มีความทนทานสูงต่อฝุ่น
• ปั๊มลูกสูบ , สุญญากาศผันผวน
• ปั๊มแบบสกรอลล์ปั๊มแห้งความเร็วสูงสุด
• ปั๊มสกรู (10 Pa)
• ปั๊มแวนเคล
• ปั๊มใบพัดภายนอก
• เครื่องเป่าลมแบบรูทส์หรือที่เรียกว่าปั๊มเพิ่มแรงดัน มีความเร็วในการสูบน้ำสูงที่สุด แต่มีอัตราส่วนการอัดต่ำ
• ปั๊ม Roots แบบหลายขั้นตอนที่รวมหลายขั้นตอนเข้าด้วยกัน ให้ความเร็วในการสูบน้ำสูงและอัตราส่วนการอัดที่ดีกว่า
• ปั๊มโทปเลอร์
• ปั๊มกลีบ

โดยทั่วไป แรงดันพื้นฐานของ ระบบปั๊มลูกสูบที่ปิดผนึก ด้วยยางและพลาสติกจะอยู่ที่ 1 ถึง 50 กิโลปาสคาล ในขณะที่ปั๊มแบบเกลียวอาจมีแรงดันถึง 10 ปาสคาล (เมื่อใหม่) และปั๊มน้ำมันแบบใบพัดหมุนที่มีห้องโลหะที่สะอาดและว่างเปล่าสามารถทำแรงดันได้ถึง 0.1 ปาสคาลได้อย่างง่ายดาย

ปั๊มสุญญากาศแบบปริมาตรคงที่เคลื่อนย้าย ก๊าซ ปริมาตร เท่าเดิม ในแต่ละรอบการทำงาน ดังนั้นความเร็วในการสูบจึงคงที่ เว้นแต่จะถูกกระแสย้อนกลับทำให้ความเร็วลดลง

ในปั๊มถ่ายโอนโมเมนตัม (หรือปั๊มจลน์^{[ 16 ]} ) โมเลกุลของแก๊สจะถูกเร่งจากด้านสุญญากาศไปยังด้านไอเสีย (ซึ่งโดยปกติจะรักษาไว้ที่ความดันลดลงโดยปั๊มปริมาตรคงที่) การสูบฉีดแบบถ่ายโอนโมเมนตัมเป็นไปได้เฉพาะที่ความดันต่ำกว่าประมาณ 0.1 kPa เท่านั้น สสารไหลแตกต่างกันที่ความดันต่างกันตามกฎของพลศาสตร์ของไหลที่ความดันบรรยากาศและสุญญากาศระดับอ่อน โมเลกุลจะโต้ตอบกันและผลักดันโมเลกุลข้างเคียงในสิ่งที่เรียกว่าการไหลแบบหนืด เมื่อระยะห่างระหว่างโมเลกุลเพิ่มขึ้น โมเลกุลจะโต้ตอบกับผนังของห้องบ่อยกว่ากับโมเลกุลอื่น และการสูบฉีดโมเลกุลจะมีประสิทธิภาพมากกว่าการสูบฉีดปริมาตรคงที่ โดยทั่วไปแล้วระบอบนี้เรียกว่าสุญญากาศสูง^{[ 14 ] [ 16 ]}

ปั๊มระดับโมเลกุลสามารถกวาดพื้นที่ได้กว้างกว่าปั๊มเชิงกล และทำได้บ่อยกว่า ทำให้มีความเร็วในการสูบสูงกว่ามาก อย่างไรก็ตาม ข้อดีคือไม่มีซีลระหว่างสุญญากาศกับท่อระบาย เนื่องจากไม่มีซีล ความดันเล็กน้อยที่ท่อระบายจึงสามารถทำให้เกิดการไหลย้อนกลับผ่านปั๊มได้ง่าย ซึ่งเรียกว่า การหยุดชะงัก (stall) แต่ในสภาวะสุญญากาศสูง ความแตกต่างของความดันจะมีผลกระทบต่อการไหลของของเหลวน้อยมาก และปั๊มระดับโมเลกุลจึงสามารถทำงานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ

ปั๊มโมเลกุลหลักสองประเภทคือปั๊มแบบแพร่กระจายและปั๊มเทอร์โบโมเลกุลปั๊มทั้งสองประเภทนี้จะเป่าโมเลกุลของก๊าซที่แพร่กระจายเข้าไปในปั๊มโดยการให้โมเมนตัมแก่โมเลกุลของก๊าซ ปั๊มแบบแพร่กระจายจะเป่าโมเลกุลของก๊าซด้วยไอน้ำมันหรือไอปรอท ในขณะที่ปั๊มเทอร์โบโมเลกุลใช้พัดลมความเร็วสูงเพื่อดันก๊าซ ปั๊มทั้งสองประเภทนี้จะหยุดทำงานและไม่สามารถสูบฉีดได้หากระบายออกสู่ความดันบรรยากาศโดยตรง ดังนั้นจึงต้องระบายออกสู่สุญญากาศระดับต่ำกว่าที่สร้างขึ้นโดยปั๊มเชิงกล ในกรณีนี้เรียกว่าปั๊มสำรอง^{[ 16 ]}

เช่นเดียวกับปั๊มแบบปริมาตรคงที่ แรงดันพื้นฐานจะเกิดขึ้นเมื่อการรั่วไหลการปล่อยก๊าซและการไหลย้อนกลับเท่ากับความเร็วของปั๊ม แต่ในกรณีนี้ การลดการรั่วไหลและการปล่อยก๊าซให้เหลือระดับที่เทียบเท่ากับการไหลย้อนกลับนั้นทำได้ยากขึ้นมาก

ปั๊มดักจับอาจเป็นปั๊มไครโอซึ่งใช้ ความ เย็นในการควบแน่นก๊าซให้เป็นของแข็งหรืออยู่ในสถานะดูดซับ ปั๊มเคมี ซึ่งทำปฏิกิริยากับก๊าซเพื่อสร้างสารตกค้างที่เป็นของแข็ง หรือปั๊มไอออนซึ่งใช้สนามไฟฟ้าแรงสูงในการแตกตัวเป็นไอออนของก๊าซและผลักดันไอออนเข้าไปในพื้นผิวของแข็งโมดูลไครโอใช้การปั๊มไครโอ ประเภทอื่นๆ ได้แก่ปั๊มดูดซับ ปั๊ม เก็ตเตอร์แบบไม่ระเหยและปั๊มระเหิดไทเทเนียม (เก็ตเตอร์แบบระเหยชนิดหนึ่งที่สามารถใช้ซ้ำได้) ^{[ 14 ] [ 15 ]}

ปั๊มแบบสร้างใหม่ใช้ประโยชน์จากพฤติกรรมการหมุนวนของของเหลว (อากาศ) โครงสร้างนั้นอิงตามแนวคิดแบบผสมผสานระหว่างปั๊มแรงเหวี่ยงและปั๊มเทอร์โบ โดยทั่วไปแล้วจะประกอบด้วยชุดฟันตั้งฉากหลายชุดบนโรเตอร์ที่หมุนเวียนโมเลกุลอากาศภายในร่องกลวงคงที่เช่นเดียวกับปั๊มแรงเหวี่ยงหลายขั้นตอน ปั๊มเหล่านี้สามารถสร้างแรงดันได้ถึง 1×10 ⁻⁵ mbar (0.001 Pa) (เมื่อรวมกับปั๊ม Holweck) และระบายออกสู่ความดันบรรยากาศโดยตรง ตัวอย่างของปั๊มดังกล่าว ได้แก่ Edwards EPX ^{[ 19 ]} (เอกสารทางเทคนิค^{[ 20 ]} ) และ Pfeiffer OnTool™ Booster 150 ^{[ 21 ]}บางครั้งเรียกว่าปั๊มช่องด้านข้าง เนื่องจากอัตราการสูบน้ำสูงจากบรรยากาศไปจนถึงสุญญากาศสูงและการปนเปื้อนน้อยลงเนื่องจากสามารถติดตั้งแบริ่งที่ด้านระบายได้ ปั๊มประเภทนี้จึงถูกใช้ใน load lock ในกระบวนการผลิตเซมิคอนดักเตอร์

ปั๊มประเภทนี้มีข้อเสียคือใช้พลังงานสูง (~1 กิโลวัตต์) เมื่อเทียบกับปั๊มเทอร์โบโมเลคูลาร์ (<100 วัตต์) ที่ความดันต่ำ เนื่องจากพลังงานส่วนใหญ่ถูกใช้ไปเพื่อคืนความดันสู่บรรยากาศ ซึ่งสามารถลดลงได้เกือบ 10 เท่าโดยการใช้ปั๊มขนาดเล็กช่วย^{[ 22 ]}

ปั๊มประเภทอื่นๆ ได้แก่:

• ปั๊มสุญญากาศแบบเวนทูรี ( เครื่องดูดอากาศ ) (10 ถึง 30 kPa)
• เครื่องพ่นไอน้ำ (แรงดันสุญญากาศขึ้นอยู่กับจำนวนขั้น แต่สามารถต่ำมากได้)

ความเร็วในการสูบหมายถึงอัตราการไหลของปริมาตรของปั๊มที่ทางเข้า ซึ่งมักวัดเป็นปริมาตรต่อหน่วยเวลา ปั๊มแบบถ่ายโอนโมเมนตัมและแบบดักจับจะมีประสิทธิภาพกับก๊าซบางชนิดมากกว่าชนิดอื่น ดังนั้นอัตราการสูบจึงอาจแตกต่างกันสำหรับก๊าซแต่ละชนิดที่ถูกสูบ และอัตราการไหลของปริมาตรเฉลี่ยของปั๊มจะแตกต่างกันไปตามองค์ประกอบทางเคมีของก๊าซที่เหลืออยู่ในห้อง^{[ 23 ]}

อัตราการไหลผ่านหมายถึงความเร็วในการสูบคูณด้วยความดันก๊าซที่ทางเข้า และวัดในหน่วยความดัน·ปริมาตร/หน่วยเวลา ที่อุณหภูมิคงที่ อัตราการไหลผ่านจะเป็นสัดส่วนกับจำนวนโมเลกุลที่ถูกสูบต่อหน่วยเวลา และดังนั้นจึงเป็นสัดส่วนกับอัตราการไหลของมวลของปั๊ม เมื่อกล่าวถึงการรั่วไหลในระบบหรือการไหลย้อนกลับผ่านปั๊ม อัตราการไหลผ่านจะหมายถึงอัตราการรั่วไหลของปริมาตรคูณด้วยความดันที่ด้านสุญญากาศของการรั่วไหล ดังนั้นอัตราการไหลผ่านของการรั่วไหลจึงสามารถเปรียบเทียบกับอัตราการไหลผ่านของปั๊มได้^{[ 23 ]}

ปั๊มแบบปริมาตรคงที่และการถ่ายโอนโมเมนตัมมีอัตราการไหลของปริมาตรคงที่ (ความเร็วในการสูบ) แต่เมื่อความดัน ในห้อง ลดลง ปริมาตรนี้จะมีมวลน้อยลงเรื่อยๆ ดังนั้นแม้ว่าความเร็วในการสูบจะคงที่ แต่ปริมาณการไหลผ่านและอัตราการไหลของมวลจะลดลงแบบเลขชี้กำลัง ในขณะเดียวกัน อัตราการรั่วไหลการระเหย การระเหิดและการไหลย้อนกลับยังคงสร้างปริมาณการไหลผ่านคงที่ในระบบ^{[ 23 ]}

ปั๊มสุญญากาศถูกนำไปใช้ร่วมกับห้องและขั้นตอนการทำงานต่างๆ ในระบบสุญญากาศหลากหลายรูปแบบ บางครั้งอาจใช้ปั๊มมากกว่าหนึ่งตัว (แบบอนุกรมหรือแบบขนาน ) ในการใช้งานเดียว การสร้างสุญญากาศบางส่วนหรือสุญญากาศหยาบ สามารถทำได้โดยใช้ปั๊มแบบปริมาตรคงที่ (positive displacement pump) ที่ลำเลียงก๊าซจากพอร์ตทางเข้าไปยังพอร์ตทางออก (ไอเสีย) เนื่องจากข้อจำกัดทางกล ปั๊มดังกล่าวจึงสามารถสร้างสุญญากาศได้ในระดับต่ำเท่านั้น หากต้องการสุญญากาศที่สูงขึ้น ต้องใช้เทคนิคอื่นๆ โดยทั่วไปจะใช้แบบอนุกรม (โดยปกติจะทำการลดสุญญากาศอย่างรวดเร็วในขั้นต้นด้วยปั๊มแบบปริมาตรคงที่) ตัวอย่างเช่น การใช้ปั๊มใบพัดหมุนแบบซีลน้ำมัน (ปั๊มแบบปริมาตรคงที่ที่พบมากที่สุด) ร่วมกับปั๊มแบบแพร่กระจาย (diffusion pump) หรือปั๊มแบบเกลียวแห้ง (dry scroll pump) ร่วมกับปั๊มเทอร์โบโมเลคูลาร์ (turbomolecular pump) นอกจากนี้ยังมีรูปแบบอื่นๆ อีก ขึ้นอยู่กับระดับของสุญญากาศที่ต้องการ

การบรรลุสุญญากาศระดับสูงเป็นเรื่องยาก เนื่องจากวัสดุทั้งหมดที่สัมผัสกับสุญญากาศจะต้องได้รับการประเมินอย่างระมัดระวังเกี่ยวกับ คุณสมบัติ การปล่อย ก๊าซ และความดันไอตัวอย่างเช่น น้ำมันจาระบีและปะเก็นยางหรือพลาสติก ที่ใช้เป็นซีลสำหรับห้องสุญญากาศจะต้องไม่ระเหยเมื่อสัมผัสกับสุญญากาศ มิฉะนั้นก๊าซที่เกิดขึ้นจะขัดขวางการสร้างสุญญากาศในระดับที่ต้องการ บ่อยครั้งที่พื้นผิวทั้งหมดที่สัมผัสกับสุญญากาศจะต้องอบที่อุณหภูมิสูงเพื่อขับไล่ก๊าซที่ดูดซับ ออกไป ^{[ 24 ]}

การปล่อยก๊าซยังสามารถลดลงได้ง่ายๆ โดยการทำให้แห้งก่อนการปั๊มสุญญากาศ^{[ 24 ]} โดยทั่วไปแล้ว ระบบสุญญากาศสูงต้องการห้องโลหะที่มีซีลปะเก็นโลหะ เช่น หน้าแปลน Klein หรือหน้าแปลน ISO แทนที่จะใช้ปะเก็นยางซึ่งพบได้ทั่วไปในซีลห้องสุญญากาศต่ำ^{[ 25 ]}ระบบต้องสะอาดและปราศจากสารอินทรีย์เพื่อลดการปล่อยก๊าซ วัสดุทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นของแข็งหรือของเหลว มีความดันไอเล็กน้อย และการปล่อยก๊าซจะมีความสำคัญเมื่อความดันสุญญากาศลดลงต่ำกว่าความดันไอนี้ ดังนั้น วัสดุหลายชนิดที่ใช้งานได้ดีในสุญญากาศต่ำ เช่นอีพ็อก ซี จะกลายเป็นแหล่งปล่อยก๊าซที่สุญญากาศสูงขึ้น ด้วยข้อควรระวังมาตรฐานเหล่านี้ สุญญากาศที่ 1 mPa สามารถทำได้ง่ายด้วยปั๊มโมเลกุลหลายชนิด ด้วยการออกแบบและการใช้งานอย่างระมัดระวัง สุญญากาศที่ 1 μPa ก็เป็นไปได้

อาจใช้ปั๊มหลายประเภทเรียงลำดับหรือขนานกันก็ได้ ในลำดับการลดความดันทั่วไป จะใช้ปั๊มแบบปริมาตรคงที่ (positive displacement pump) เพื่อกำจัดก๊าซส่วนใหญ่ออกจากห้อง โดยเริ่มจากความดันบรรยากาศ (760 Torr , 101 kPa) ไปจนถึง 25 Torr (3 kPa) จากนั้นจะใช้ปั๊มแบบดูดซับ (sorption pump) เพื่อลดความดันลงเหลือ 10⁻⁴ ^Torr (10 mPa) และจะใช้ปั๊มแบบไครโอ (cryopump) หรือปั๊มเทอร์โบโมเลคูลาร์ (turbomolecular pump) เพื่อลดความดันลงไปอีกเหลือ 10⁻⁸ ^Torr (1 μPa) อาจเริ่มใช้ปั๊มไอออนเพิ่มเติมที่ความดันต่ำกว่า 10⁻⁶ ^Torr เพื่อกำจัดก๊าซที่ไม่สามารถจัดการได้อย่างเพียงพอโดยปั๊มแบบไครโอ หรือ ปั๊มเทอร์โบ เช่นฮีเลียมหรือไฮโดรเจน

โดยทั่วไปแล้ว สุญญากาศระดับสูงมากต้องใช้อุปกรณ์ที่สร้างขึ้นเอง ขั้นตอนการปฏิบัติงานที่เข้มงวด และการลองผิดลองถูกพอสมควร ระบบสุญญากาศระดับสูงมากมักทำจาก สแตนเล ส ที่มี หน้าแปลนสุญญากาศแบบมีปะเก็นโลหะโดยปกติระบบจะถูกอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สุญญากาศ เพื่อเพิ่มความดันไอของวัสดุที่ปล่อยก๊าซทั้งหมดในระบบชั่วคราวและทำให้ระเหยออกไป หากจำเป็น การระเหยของวัสดุในระบบนี้สามารถทำได้ที่อุณหภูมิห้องเช่นกัน แต่จะใช้เวลานานกว่ามาก เมื่อวัสดุที่ปล่อยก๊าซส่วนใหญ่ระเหยออกไปและถูกดูดออกไปแล้ว ระบบอาจถูกทำให้เย็นลงเพื่อลดความดันไอเพื่อลดการปล่อยก๊าซที่เหลืออยู่ระหว่างการใช้งานจริง บางระบบจะถูกทำให้เย็นลงต่ำกว่าอุณหภูมิห้องมากโดยใช้ไนโตรเจนเหลวเพื่อหยุดการปล่อยก๊าซที่เหลืออยู่และทำการปั๊มความเย็นของระบบไปพร้อมกัน^{[ 26 ]}

ในระบบสุญญากาศระดับสูงมาก จะต้องพิจารณาเส้นทางการรั่วไหลและแหล่งกำเนิดก๊าซที่ผิดปกติบางอย่าง การดูดซับน้ำของอะลูมิเนียมและแพลเลเดียมกลายเป็นแหล่งกำเนิดก๊าซที่ไม่สามารถยอมรับได้ และแม้แต่การดูดซับของโลหะแข็ง เช่น สแตนเลสหรือไทเทเนียม ก็ต้องนำมาพิจารณาด้วย น้ำมันและจาระบีบางชนิดจะระเหยกลายเป็นไอในสุญญากาศระดับสูง อาจต้องพิจารณาความพรุนของ ผนัง ห้องสุญญากาศ ที่เป็นโลหะ และทิศทางเกรนของหน้าแปลนโลหะควรขนานกับหน้าหน้าแปลน ^{[ 26 ]}

ต้องพิจารณาผลกระทบของขนาดโมเลกุล โมเลกุลขนาดเล็กสามารถรั่วซึมได้ง่ายกว่าและถูกดูดซับโดยวัสดุบางชนิดได้ง่ายกว่า และปั๊มโมเลกุลจะมีประสิทธิภาพน้อยลงในการสูบก๊าซที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำกว่า ระบบอาจสามารถดูดไนโตรเจน (ส่วนประกอบหลักของอากาศ) ให้ได้สุญญากาศตามที่ต้องการ แต่ห้องอาจยังคงเต็มไปด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมในบรรยากาศที่เหลืออยู่ ภาชนะที่บุด้วยวัสดุที่ซึมผ่านก๊าซได้สูง เช่นแพลเลเดียม (ซึ่งเป็นฟองน้ำ ไฮโดรเจนที่มีความจุสูง) จะสร้างปัญหาการปล่อยก๊าซพิเศษ^{[ 26 ]}

ปั๊มสุญญากาศถูกนำไปใช้ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมและวิทยาศาสตร์หลายอย่าง รวมถึง:

• เครื่องกำจัดอากาศแบบสุญญากาศ
• กระบวนการขึ้นรูปพลาสติกคอมโพสิต; ^{[ 27 ]}
• การผลิต หลอดไฟหลอดสุญญากาศและCRTส่วนใหญ่โดยที่อุปกรณ์จะถูกปล่อยให้เป็นสุญญากาศหรือเติมด้วยก๊าซหรือส่วนผสมของก๊าซชนิดใดชนิดหนึ่ง^{[ 10 ]}
• การประมวล ผลเซมิคอนดักเตอร์โดยเฉพาะการปลูกถ่ายไอออน การกัดแบบแห้ง และการ ^{ตกตะกอน} PVD, ALD, PECVD และ CVD เป็นต้น ในโฟโตลิโทกราฟี [ ^{28 ]}
• กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ; ^{[ 29 ]}
• กระบวนการทางการแพทย์ที่ต้องใช้การดูด^{[ 30 ]}
• การเสริมสมรรถนะยูเรเนียม ; ^{[ 31 ]}
• การประยุกต์ใช้ทางการแพทย์ เช่นรังสีบำบัดรังสีศัลยกรรมและรังสีเภสัชกรรม ; ^{[ 32 ]}
• เครื่องมือวิเคราะห์เพื่อวิเคราะห์ก๊าซ ของเหลว ของแข็ง พื้นผิว และวัสดุชีวภาพ^{[ 33 ]}
• เครื่องสเปกโตรมิเตอร์มวลเพื่อสร้างสุญญากาศสูงระหว่างแหล่งกำเนิดไอออนและตัวตรวจจับ^{[ 34 ]}
• การเคลือบสุญญากาศบนกระจก โลหะ และพลาสติกเพื่อการตกแต่ง เพื่อความทนทาน และเพื่อประหยัดพลังงาน เช่น กระจก ที่มีการปล่อยความร้อนต่ำการเคลือบแข็งสำหรับชิ้นส่วนเครื่องยนต์ (เช่นในฟอร์มูล่าวัน ) การเคลือบสำหรับแว่นตาเครื่องรีดนมและอุปกรณ์อื่นๆ ในโรงเรือนเลี้ยงโคนม^{[ 35 ]}
• การอัดสุญญากาศของผลิตภัณฑ์ที่มีรูพรุน เช่น ไม้หรือขดลวดมอเตอร์ไฟฟ้า^{[ 36 ] [ 37 ]}
• บริการเครื่องปรับอากาศ (กำจัดสิ่งปนเปื้อนทั้งหมดออกจากระบบก่อนเติมสารทำความเย็น) ^{[ 38 ]}
• เครื่องอัดขยะ; ^{[ 39 ]}
• วิศวกรรมสุญญากาศ ; ^{[ 40 ]}
• ระบบบำบัดน้ำเสีย (ดูมาตรฐาน EN1091:1997); ^{[ 41 ]}
• การทำให้แห้งด้วยการแช่แข็ง ; ^{[ 42 ]}และ
• การวิจัยฟิวชั่น^{[ 43 ]}

ในด้านการฟื้นฟูและการกลั่นน้ำมัน ปั๊มสุญญากาศจะสร้างสุญญากาศต่ำสำหรับการกำจัดน้ำออกจากน้ำมันและสุญญากาศสูงสำหรับการทำให้น้ำมันบริสุทธิ์^{[ 44 ]}

สุญญากาศอาจใช้เพื่อจ่ายพลังงานหรือให้ความช่วยเหลือแก่อุปกรณ์เชิงกล ในรถยนต์ ไฮบริดและ เครื่องยนต์ดีเซล ปั๊มที่ติดตั้งบนเครื่องยนต์ (โดยปกติจะอยู่บนเพลาลูกเบี้ยว ) จะใช้ในการสร้างสุญญากาศ ในเครื่องยนต์เบนซินสุญญากาศมักจะเกิดขึ้นเป็นผลข้างเคียงจากการทำงานของเครื่องยนต์และการจำกัดการไหลที่เกิดจาก แผ่นลิ้น ปีกผีเสื้อแต่ก็อาจเสริมด้วย ปั๊มสุญญากาศ ที่ทำงานด้วยไฟฟ้าเพื่อเพิ่มแรงเบรกหรือปรับปรุงการประหยัดเชื้อเพลิง สุญญากาศนี้อาจใช้เพื่อจ่ายพลังงานให้กับส่วนประกอบของรถยนต์ต่อไปนี้: ^{[ 45 ]} บูสเตอร์ เซอร์โวสุญญากาศสำหรับเบรกไฮดรอลิกมอเตอร์ที่เคลื่อนแดมเปอร์ในระบบระบายอากาศ ตัวขับ คันเร่งในเซอร์โวกลไกควบคุมความเร็วอัตโนมัติตัวล็อคประตูหรือตัวปลดล็อคฝากระโปรงท้าย

ในเครื่องบินแหล่งสุญญากาศมักใช้ในการจ่ายพลังงานให้กับไจโรสโคปในเครื่องมือวัดการบิน ต่างๆ เพื่อป้องกันการสูญเสียเครื่องมือวัดทั้งหมดในกรณีที่ เกิด ไฟฟ้าขัดข้อง แผงควบคุมเครื่องมือจึงได้รับการออกแบบโดยเจตนาให้เครื่องมือบางอย่างใช้พลังงานไฟฟ้า และเครื่องมืออื่นๆ ใช้พลังงานจากแหล่งสุญญากาศ^{[ 46 ]}

ขึ้นอยู่กับการใช้งาน ปั๊มสุญญากาศบางชนิดอาจขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า (โดยใช้กระแสไฟฟ้า ) หรือขับเคลื่อนด้วยลม (โดยใช้แรงดันอากาศ ) หรือขับเคลื่อนและทำงานด้วยวิธีการอื่น^{[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]}

น้ำมันปั๊มสุญญากาศเก่าที่ผลิตก่อนประมาณปี 1980 มักมีส่วนผสมของโพลีคลอริเนเตดไบฟีนิล (PCB) อันตรายหลายชนิด ซึ่งเป็นสารมลพิษอินทรีย์ ที่เป็น พิษร้ายแรงก่อมะเร็งและ คงอยู่ ยาวนาน^{[ 51 ] [ 52 ]}

• การทดลองกับนกในปั๊มลม
• ระบบดูดสิ่งปฏิกูล

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับปั๊มสุญญากาศ