vignette|Intérieur de la chambre à ultra-vide d'un microscope à effet tunnel.|alt=Photo de matériel scientifique à l'intérieur d'une enceinte prise par un hublot.
L'ultravide est un niveau de vide très poussé, caractérisé par des pressions généralement inférieures à ou (soit , ou environ ). L'air dans une chambre à ultra-vide est donc des billions () de fois plus rare que dans l'atmosphère terrestre, dont la pression est de l’ordre de . Les techniques d'ultravide sont très utilisées dans la recherche, en microscopie et spectroscopie.
Le régime de vide supérieur à l'ultravide est nommé extrême-vide et constitue la limite basse des pressions du domaine de l'ultravide, à .
Atteindre des pressions très basses nécessite des développements techniques nombreux : il faut non seulement des pompes capables de raréfier suffisamment l'air, mais aussi des enceintes et des matériaux capables de maintenir le niveau de vide et des capteurs suffisamment performants et précis pour détecter le niveau de vide atteint.
vignette|Photographie d'une chambre à vide en 1913 : Kristian Birkeland, fait la démonstration du phénomène des aurores à l'aide d'une Terrella plongée dans le vide. La chambre est constituée d'un socle et d'un couvercle en acier de et de parois de verre de maintenues par des piliers de bronze.|alt=Photo ancienne en noir et blanc d'un homme penché vers une boîte transparente contenant une sphère.
La recherche du vide a pris son essor avec les premières lampes à incandescence. On utilise alors la pompe à mercure qui permet d'atteindre aisément des pressions de l'ordre de (environ ) dans les années 1910, tandis que les jauges, telles que la jauge de Knudsen ou celle de sont capables de mesurer difficilement jusqu'à (environ ). En combinant les différentes pompes, il devient possible d'atteindre un niveau de vide de (environ ), qui devient mesurable lorsque les jauges sont utilisées avec beaucoup de précautions.
L'invention de la lampe à filament de tungstène amène à accélérer la recherche de niveaux de vide très faibles du fait du noircissement de l'ampoule durant l'utilisation.
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En science des matériaux, la diffusion de surface ou diffusion superficielle est un phénomène impliquant le déplacement d'adatomes, de molécules, et d'agrégats atomiques sur la surface de matériaux solides. Les mécanismes par lesquels cette diffusion s'effectue ont une certaine importance, car ils conditionnent le développement de matériaux ayant des propriétés intéressantes. Le processus peut être considéré comme des particules sautant d'un site d'adsorption d'une surface à une autre, comme schématisé sur la figure 1.
La spectrométrie de masse des ions secondaires est un procédé d'analyse de surface connu sous le nom de SIMS, d'après l'acronyme anglais signifiant secondary ion mass spectrometry, qui consiste à bombarder la surface de l'échantillon à analyser avec un faisceau d'ions. L'échantillon est alors pulvérisé, et une partie de la matière pulvérisée est ionisée. Ces ions secondaires sont alors accélérés vers un spectromètre de masse qui permettra de mesurer la composition élémentaire, isotopique ou moléculaire de la surface de l'échantillon.
vignette|Dispositif expérimental de spectroscopie photoélectronique résolue en angle|alt=|300x300px La spectroscopie photoélectronique résolue en angle (ARPES), est une technique expérimentale directe permettant l'observation de la distribution des électrons (plus précisément, la densité des excitations électroniques) dans l'espace réciproque des solides. Cette technique est une spécialisation de la spectroscopie de photoémission ordinaire. L'étude de la photoémission des électrons contenus dans un échantillon est habituellement réalisée en illuminant avec des rayons X doux.
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EPFL2024
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