Il vuoto ultraelevato si riferisce a pressioni inferiori a 10-7 pascal o 100 nanopascal (un decimilionesimo di pascal). In confronto, la pressione atmosferica è 101.3 kPa (kilopascal), più di un miliardo di volte maggiore, la pressione all’interno di una lampadina è di circa 1 pascal e la pressione nelle pareti di un thermos è di circa 0.1 pascal. Anche lo spazio esterno nell’area intorno alla Terra non è un vuoto ultra-alto, poiché ha una pressione di circa 100 micropascal, mille volte maggiore che in un vuoto ultra-alto. In un ultra-alto vuoto, il percorso libero medio di ciascuna molecola di gas è di 40 km, quindi queste molecole si scontreranno molte volte con le pareti della loro camera prima di scontrarsi l’una con l’altra.
L’ultra-alto vuoto viene utilizzato principalmente per tecniche analitiche di superficie, come la spettroscopia elettronica Auger, la spettroscopia fotoelettronica a raggi X, la spettrometria di massa di ioni secondari, la spettroscopia di desorbimento termico, la spettroscopia di fotoemissione con risoluzione angolare e le tecniche di crescita di film sottili che richiedono elevata purezza, come epitassia del fascio e deposizione chimica da vapore UHV. Il vuoto ultra elevato viene utilizzato anche negli acceleratori di particelle per creare un percorso del raggio vuoto.
La creazione di un ultravuoto richiede misure straordinarie. I design speciali della camera riducono al minimo la superficie, devono essere utilizzate pompe ad alta velocità, comprese le pompe parallele, per le pompe vengono utilizzati tubi ad alta conduttanza, è necessario eliminare le fosse di gas intrappolato (come nelle filettature dei bulloni), le pareti della camera devono essere raffreddate a temperature criogeniche per evitare la sublimazione dei gas intrappolati nelle tasche nanoscopiche, tutte le parti metalliche devono essere elettrolucidate, devono essere utilizzati materiali a bassa emissione di gas come l’acciaio inossidabile e il sistema deve essere cotto a 250 °C a 400 °C (da 482 °F a 752 ° F) per rimuovere tracce di idrocarburi o acqua. Il degassamento – la lenta intrusione di molecole di gas attraverso minuscole crepe nella camera – può essere un grosso problema. Alcune camere potrebbero non essere in grado di produrre un vuoto ultra alto a causa del modo in cui sono state fabbricate e l’hardware deve essere buttato via e sostituito. Per tutti questi motivi, ottenere un vuoto ultra spinto può essere costoso e difficile.
Sebbene l’ultra-alto vuoto possa sembrare estremo, alcuni ambienti sono un vuoto ancora migliore, inclusa la superficie della Luna e lo spazio interstellare. Alcune regioni dello spazio, come il vuoto Bootes, sono così rarefatte che esiste un solo atomo per metro cubo.