+7 (495) 664 22 07 baza@vacuumpro.ru

Скорость газовыделения

Собственную, или «свободную скорость газовыделения» (скорость газовыделения при давлениях настолько низких, что реадсорбция является незначительной и ею можно пренебречь) Kfh, стенок камеры и других поверхностей, открытых внутри камеры при комнатной температуре, можно ориентировочно рассчитать из [2,3,4]

$$K_{fh}=K_{fl}/t^{a}_{h}, (2)$$

где th - время откачки до предельного момента времени thm (обычно несколько часов), при котором это простое уравнение не может использоваться; а - постоянная, приблизительно равная 1 для металлических поверхностей, имеющая смысл до времени thm, которая зависит от толщины слоя оксида на металле и приблизительно равняется 0,5 для эластомеров и пластмасс вплоть до времени thm, которая зависит от толщины материала; Кfl - это свободная скорость газовыделения (в мм рт. ст. * л* с-1 * см 2) после 1 ч откачки, которая не зависит от соотношения общей быстроты откачки S„ и открытой площади газовыделения Аm.

Для того, чтобы перевести скорость газовыделения в мм рт. ст. * л с 1 см-2 в Па* м * с результат нужно умножить на 1333,22. Для перевода из мм рт. ст.* л - с-1 * см-2 при 25 °С в количество молекул с-1 *см -2, результат нужно умножить на 3,24*1019.

Свойства материалов в условиях вакуума

Материалом стенки камеры обычно является коррозионностойкая сталь или алюминий, но может быть и мягкая сталь или медь, а для этих металлов значение Kfl главным образом зависит от толщины и состояния тонкой оксидной пленки, которая всегда существует на поверхности от парциального давления Ре водяного пара в воздухе, действию которого поверхность подвергалась в течение данного времени ге до откачки. Значения Kfh, рассчитанные на основе измерений скорости газовыделения коррозионностойкой стали и алюминия для различных условий воздействия водяного пара, приводятся в табл. 1.
Если стенка камеры подвергается термической обработке при температурах от 150 до 200 °С в течение достаточного времени во время откачки, большая часть воды, адсорбированной в слое оксида, может быть удалена, и скорость газовыделения стенки камеры затем зависит от содержания водорода, кислорода и других газов, которые растворены в находящемся в следующем слое металле и которые диффундируют в открытую поверхность, а также от десорбции остаточных молекул воды, хемосорбированных в слое оксида. При этих условиях экспонента а обычно несколько меньше 1. Для того чтобы получить значения давления сверхвысокого вакуума, необходимо тщательно очистить поверхность и удалить большую часть растворенного водорода путем термической обработки в условиях вакуума при 300-500 °С в течение нескольких часов [5, 6].

Кроме газовыделения от стенок камеры, корпуса, перегородки и вакуумного клапана, будет иметь место газовыделение от любых прокладок из эластомера, которые используются для герметизации фланцевых соединений и пластины клапана. Для определения газовыделения необходимо знать тип эластомера и площадь открытой поверхности. Для эластомеров и пластмасс экспонента а обычно составляет приблизительно 0,5, кроме силиконового эластомера, у которого а равняется приблизительно 1. В табл 2. значения Kfl для эластомеров и пластмасс выражены в виде Кml.

Может также происходить некоторое проникновение газов из атмосферы через уплотнения из эластомера между фланцами, а также проникновение водорода через некоторые металлы в силу реакции внешней поверхности с водой, в особенности у металлов, которые не образуют защитного оксидного покрытия (железо) [7].

Скорость проницемости, мм рт. ст. л с 1 см2, газа в вакуум через открытую стеклянную или металлическую стенку толщиной vvm, мм, или прокладку из эластомера при парциальном давлении Р„ и абсолютной температуре 7'выражается следующим образом:

$$K_{u}=(760/273)*10_{-3}T(U_{mn}/w_{m})P^{1/j}_{n}, (3)$$

где - коэффициент проницаемости, который изменяется в зависимости от абсолютной температуры Тmn материала m согласно следующему выражению:

$$U_{mn}=a_{mn}exp(-10^{3}E_{nm}/(jRT)), (4)$$

где а - постоянная проницаемости материала, величина, остающаяся практически постоянной в широком диапазоне температур, которая выражается в единицах проницаемости и зависит от температуры, давления и толщины материала, см3/(см2 *мм. рт. ст.-1 *мм-1); Еnm - энергия активации для проницаемости материала, ккал/моль;у - число диссоциации (j= 1 для большинства газов, диффундирующих через пластмассы и эластомеры, j = 2 для двухатомных молекул, диффундирующих через металлы), R - это газовая постоянная (R= 1,987).

Таблица 1. Измеренные постоянные скорости газовыделения для коррозионностойкой стали и сплава алюминия и расчетная свободная скорость газовыделения

Материал обработки поверхности Am/Sw pe te 109Kml a1 109Kfl

А. Коррозионностойкая сталь 1.305 термообработка 24 ч, 150 °С

2410

18

0,33

0,7

1,3

623

2. 304 термообработка 48 ч, 150 °С а. электрополировка

717

15

1,0

8,3

1,11

1410

б. электрополировка + тлеющий разряд Не

717

15

1,0

4,1

0,92

694

в. вакуумный переплав/моющее вещество

717

15

1,0

4,6

1,17

779

г. обработка поверхности после прокатки/ моющее вещество

717

15

1,0

4,9

1,14

830

3. 304 первая откачка а. после полировки на ленточнополировочном станке

790

10?

>24

1,6

0,9

153

б. после полировки кожаным кругом

790

10?

>24

1,0

1,0

96

4. 305, термообработка 24 ч, 150 °С, погружение в воду

1198

23

24

0,8

1,2

88

5. SS K6I8N9T а. Без обработки

134

10?

>24

28

1,4

486

б. Обработка щеткой

134

10?

0,5

7,0

1,2

372

в. Ультразвуковая обр.

134

10?

0,5

3,1

1.1

165

г. Механическая полировка

134

10?

0,5

2,1

1.0

117

д. Химическая полировка

134

10?

0,5

1,8

1,0

96

6. 304, высокая степень полировки, откачка до 8 * 10-10 мм рт. ст., при 12 °С а. Первое воздействие при 12 °С

14

10

0,25

8,0

1,1

103

б. Второе воздействие при 12 °С

14

1

0,25

4,3

1,2

119

в. Третье воздействие при 12 °С

14

0,1

0,25

1,9

1,3

114

г. Четвертое воздействие при 12 °С

14

0,01

0,25

0,8

1,35

103

7. 304 Без термической обработки, откачка до <10-7 мм рт. ст. а. Первое воздействие

2,36

18

'/бО

40

1.33

873

б. Второе воздействие

2,36

18

'/,2

80

1,2

783

в. Третье воздействие

2,36

18

'/2

160

и

655

г. Четвертое воздействие

2,36

18

3

400

1,0

761

д. Пятое воздействие

2,36

18

19

600

0,8

805

е. Шестое воздействие

2.36

18

48

600

0,8

799

8. 304, термообработка при 180 “С, откачка до предельного остаточного давления а. Первое воздействие

19

4-10-5

0,5

0.80

0,8

558

б. Второе воздействие

19

4-10 5

0,17

0,34

0,8

399

Б. Алюминиевый сплав 1. А6063-ЕХ, термообработка 24 ч, 150 °С

 

 

 

 

 

 

2. 6061, термообработка 48 ч, 150 "С а. Инертный материал после экструзии (ЕХ) TIG

717

15

1,0

7,5

1.12

1270

б. Зеркальная финишная отделка

717

15

1,0

6,4

1,12

1080

в. Обработка поверхности после прокатки/ моющее вещество

2410 18 0.33 10 1.1 8890

При отсутствии течей в сварочных швах и остаточного пара насосной жидкости в системе предельное остаточное давление определяется проницаемостью через прокладки и стенки согласно следующему выражению:

$$p_{u}=K_{u}A_{u}S, (5)$$

где Аu - эффективная площадь, через которую происходит просачивание газов; S - это общая быстрота откачки просачивающихся газов.

Группа РОСВАКУУМ

Адрес: 107023 Россия, г. Москва, Электрозаводская улица, 21

Часы работы офиса: с 9:00 до 18:00 по Москве.

 

Телефон: +7 (495) 664-22-07

E-mail: baza@vacuumpro.ru

 

Чтобы заказать бесплатный подбор оборудования, отправить заявку, запрос или получить консультацию инженеров - свяжитесь с нами по телефону или E-mail.

В базе 310 производителей и поставщиков вакуумного оборудования и техники (РФ, СНГ и зарубежные компании). Цены, наличие на складах и технические характеристики оборудования и техники уточняйте только по электронной почте E-mail.