实现超高真空

流导可以看作是在给定时间段内可以通过管路或开口的最大气体量。流导始终会降低系统的“有效”抽速或净抽速。在超高真空 (UHV) 和极高真空 (XHV) 中，粒子以分子流的状态运动（即气体粒子的行为独立，粒子沿直线运动，速度仅与温度相关，并且与容器壁的相互作用多于分子间相互作用），因此流导是基于粒子进入真空泵的统计概率。高真空 (HV) 和超高真空 (UHV) 泵必须通过尽可能短而粗的接头或管路连接到真空容器，以避免抽速明显降低。

创建超高真空 (UHV) 和极高真空 (XHV) 通常需要组合使用在特定范围内运行的多台真空泵。需要使用前级真空泵（例如涡旋式干泵和旋片泵）将真空室或束线从大气压抽真空至 0.1 Torr 或更低，然后可以使用高真空泵。高真空泵（例如涡轮分子泵、扩散泵和低温泵）在大约 0.1 Torr 和 10^–7 Torr 之间最有效。涡轮分子泵非常适合处理真空系统烘烤期间释放的气体（达到 UHV 和 XHV 必须进行系统烘烤）。在 UHV 和 XHV 下，抽速最高的泵是溅射离子泵、钛升华泵和非蒸散型吸气剂泵。

虚漏是指从真空室内部发出的气载源。虚漏非常隐蔽，因为无法使用传统的 UHV/XHV 工具（如氦气检漏技术）检测到。虚漏包括放气（从真空室或束线内部表面解吸以及从真空室内基体材料或真空室本身扩散出的气体）和真空室内机械结构中保留的气体（例如，机械抛光、流导性差的区域）。虚漏通常使用 HV 或 UHV 系统上的放气或压力上升率测试来检测。

离子泵控制器提供精密高压电源，使超高真空溅射离子泵得以正常运行。选择离子泵控制器需要了解离子泵设计（接头类型、极性、泵尺寸等）。由于离子泵控制器通常用于测量 UHV 和 XHV 压力，因此选择具有更高的电流分辨率和/或阶跃电压功能的控制器可提高压力读数的准确性。

由于每个 UHV/XHV 真空系统从根本上而言也是一个高真空和粗真空系统（因为没有任何 UHV/XHV 泵可以在接近大气压的条件下运行），使用经济的热导真空计监测粗真空组件，可以通过较低的成本为 UHV/XHV 系统提供保障。如果及早发现粗真空部分的故障或缺陷并采取保障措施，通常可以避免束线和 UHV/XHV 系统出现代价高昂的停机和中断。

热阴极和冷阴极真空计都可在高真空下工作，但对于 UHV 和 XHV 条件，我们的选择必需缩小到热阴极真空计或反磁控型冷阴极真空计。热阴极真空计能够为较低的压力提供准确的读数，但会成为热量和光子的发射源。反磁控真空计的优点是坚固耐用且耐受洁净度较低的环境（其可维修）。在单真空计系统上，这不会产生问题，但在为整个束线或粒子加速器安装真空计线缆时，热阴极真空计所需的“额外”信号线可能会大幅增加成本。

市售“UHV”真空计的下限约为 10^–10 Torr，根据使用的是热阴极还是反磁控真空计，可能存在微小差异。在使用电压优化电路（例如安捷伦的阶跃电压功能）的情况下，使用离子泵电流来测量真空可实现大致相同的限值。市售的残留气体分析仪 (RGAs) 可以测量约 10^–12 Torr 的分压，但由于响应曲线的非线性，其作为总压力计的使用率自数十年前开始下降。测量 XHV 压力通常通过热阴极真空计上的各种变化来完成，通过移动离子收集器的实际位置来尽量减少软 X 射线对真空计读数的影响。科学文献中计算得出的最低压力值可能是 10^–17 Torr，这一结果来自于在 CERN (ATRAP) 的一项实验中观察到的物质/反物质湮灭。

组合式真空计在一个真空计外壳内集成了多种技术（通常为 2 种），可测量的真空压力范围比单一技术更广。大多数组合包括粗真空计（高精度的电容压力计或更经济的热导真空计）以及中真空或高真空计（例如低量程电容压力计或热阴极真空计）。组合真空计非常适合较小的“独立式”高真空系统：真正的 UHV 和 XHV 系统通常将监控系统的粗真空和高真空部分的功能与 UHV/XHV 部分分开。

漏电流是在溅射离子泵中观察到的低水平放电，该电流会使真空系统中计算的压力失真（虚高）。溅射离子泵运行时在阳极和阴极之间具有非常大（KV 级）的电位差。理论上，漏电流可能是由与离子泵相关的真空高压接头和线缆引起的，但在实践中，通常是因为在泵运行期间形成“晶须”或“枝晶”，从而在阳极和阴极之间造成小范围“短路”。“晶须”常通过对泵进行“高速溅射”来去除。

将离子泵电流转换为压力读数相对简单，但遗憾的是，我们测量的电流还包括由漏电流引起的分量。漏电流有两个来源，都会导致压力读数的失真。通过检查并尽可能消除漏电流原因可以解决该问题，可以更换磨损的组件或对泵进行“高速溅射”。由于漏电流与工作电压成正比，因此在启动后尽可能将电压降低到最低水平可大大减小压力读数的失真。Agilent 4UHV 和 Agilent IPCMini 控制器上的阶跃 (Step) 功能够以高分辨率读取低至 1e^–11 mbar 的压力。

ConFlat 全金属密封设计法兰是由 William R Wheeler 和瓦里安真空产品事业部的工程师在 1960 年代初期开发的。与现代设计相比，其主要优势（也是保持至今的优势）在于，可在 UHV 系统上的重复烘烤循环后仍保持密封。由于 UHV 系统需要烘烤，而 O 形密封圈具有渗透性（尤其是对氦气），因此需要全金属密封件。ConFlat 法兰采用无氧高导热铜垫片和刀口法兰来实现超高真空密封。两个配对法兰（通常是不锈钢）的每个面都有一个刀口，可切入较软的金属垫圈，可实现非常出色的金属间密封。ConFlat 法兰的工作压力可低至 10^–13 Torr (10^–11 Pa)。烘烤温度受垫片材料选择的限制。