+7 (495) 664 22 07 baza@vacuumpro.ru

Зависимость газовыделения от параметров вакуумной системы

Общее уравнение для определения давления в камере

Принимая допущение, что существует п различных летучих составляющих, которые могут выделяться из т различных материалов, находящихся под воздействием вакуума в вакуумной камере, принцип равновесия масс в результате позволяет вывести следующее уравнение:

$$p_{n}S_{n}=p_{n}\sum f_{n}e_{nm}A_{m}= \sumK_{nm}A{m} - V(dp_{n}/dt), (6)$$

где рn - парциальное давление «-ого газа, мм рт. ст.; Sn - общая быстрота откачки этого газа, л/с; Аm - это открытая площадь /n-ого материала, см2; Кnm - «свободная» или собственная скорость газовыделения, мм рт. ст. - л - с-1 *см-2, для п-ого газа, определяемая как скорость га- зовыделения, когда реадсорбция является незначительной и ею можно пренебречь; t - время, с, V - это объем камеры, л; еmn - коэффициент прилипания или коэффициент сорбции для n-ого газа m-ым материалом; 

$$f_{n}=(R_{0}T/2\piM_{n})^{1/2} \cdot 10^{-3}$$

коэффициент «закона эффузии» при абсолютной температуре Т для n-ого газа с молекулярной массой Мn л *с-1 * см-2; R0 - газовая постоянная (R0= 8,31 * 107 эрг - градус-1 К*моль-1).

Таблица 3. Постоянные проницаемости и диффузии газов через неметаллические материалы

Материал

Газ

Еmn

аmn

Нnm

dnm

Каучук (натуральный)

H2

6,9

6,0*10-4

5,9

0,23

Каучук (натуральный)

O 2

6,6

1,1*10-3

7,5

0,57

Каучук (натуральный)

N 2

9,3

6,2*10-3

8,7

2,9

Каучук (натуральный)

Не

6,5

1.8*10-4

-

-

Неоприн G

H2

8,1

1,2*10-3

6,6

0,28

Неоприн G

O2

9,9

7,1*10-3

9,4

3,1

Неоприн G

М2

10,6

 7.4*10-3

10,3

9,3

Пербунан

N 2

11,0

1,4*10-2

10,2

7,2

Пербунан

Не

7,0

1.6*10-4

-

-

Пирекс

Не

6,2

2,6*10-8 

6,5

4.8*10-4

Таблица 4. Коэффициент проницаемости Unm для газов через неметаллические материалы

Материал

Газ

Температура

Unm

Буна-S

N2

20-30

6,35*10-10

Буна-S

O2

20-39

1,72*10-9

Буна-S

H2O

20-30

2,4*10-7

Бутил каучук

N2

20-30

3,2 *10-11

Бутил каучук

O2

20-30

1,3*10-10

Бутилкаучук

H2O

20-30

4*10-9-2*10-8

Хайкар

N2

20-30

2,4*10-11- 2,5*10-10

Хайкар

O2

20-30

9,6*10-11- 8,2*10-10

Хайкар

H2O

20-30

1 • 10-7

Кел-F

N2

20-30

9*10-13-1,3*10-11

Кел-F

O2

20-30

2,5*10-12-5,4*10-11

Кел-F

H2O

20-30

3 10-11- 3,6*10-9

Майлар

Н2O

20-30

1,3*10-8-2,3*10-8

Неопрен

N2

20-30

1,18*10-10

Неопрен

N2

27,1

1,27*10-10

Неопрен

N2

20-30

4,0*10-10

Неопрен

H2O

20-30

1,8*10-7

Неопрен

Н2

18,2

9,0*10-10

Общее давление p в вакуумной камере при времени откачки / в секундах выражается следующим образом

$$p=\sum_{n }^{}p_{n}=\sum_{n }^{}\frac{\sum_{m }^{}K_{nm}A_{m} - V(dp_{n}/dt)}{\sum_{m}^{}f_{n}e_{nm}A_{m} + S_{n}}$$

где принимается допущение о том, что парциальное давление р„ каждого газа известно в результате измерения с помощью масс-спектрометра или анализатора остаточного газа. Поскольку измерения скорости газовыделения на индивидуальных материалах часто выполняются с помощью вакуумметров общего давления, в частности таких, как ионизационный вакуумметр с использованием коэффициента калибровки воздуха или азота, на практике предыдущее уравнение можно упростить до следующего вида:

$$p= \frac{\sum_{m }^{}K_{nm}A_{m} - V(dp/dt)}{\sum_{m}^{}f_{a}e_{m}A_{m} + S}$$

где р - это общее давление, измеренное с коэффициентом калибровки воздуха; Кm - это воздушный (азотный) эквивалент свободной скорости газовыделения при времени T; еm - это воздушный эквивалент коэффициента сорбции; fn - это значение/п, когда молекулярная масса Мn принимается равной 29 (или 28); S - общая быстрота откачки для воздуха.

Когда камера пустая и свободная от материала, подлежащего обработке, и газовыделени- ем от прокладок из эластомера можно пренебречь, данное уравнение далее упрощается до следующего вида:

$$p= \frac{K_{fh}A}{f_{a} \sigma AA+ S} - \frac{V}{f_{a}\sigma A + S} \frac{dp}{dt}$$

где σ - коэффициент, эквивалентный коэффициенту сорбции воздуха для материала стенки (с площадью поверхности А), который может быть несколько больше обычного коэффициента прилипания из-за пористости слоя оксидов и будет зависеть от доли зон адсорбции, занятых в течение времени г. А - это площадь стенки камеры:

$$K_{fh}=K_{fh}/(t/3600)^{a}$$

где Kfl - это свободная скорость газовыделения материала стенки после 1 ч откачки; t - это время, с.

Данное уравнение содержит скрытый коэффициент (1 ч)а= 1, который допускает значения а отличные от 1.

Зависимости между требуемой быстротой откачки и размера.ми камеры

Объем V, л, цилиндрической вакуумной камеры длиной L, см, и радиусом R, см, с выпуклыми днищами может быть получен из следующего выражения:

$$V=10^{-3}\piR^{2}(L+0.4R), (12)$$

где L обычно равняется 3R и соответствует V= R3/100. Площадь (в см2) стенок такой камеры можно рассчитать из следующего выражения:

$$A=2\piR(L+1.1R), (13)$$

и для L = 3R площадь

$$A=26R^{2}, (14)$$

Для типичных промышленных систем, заполненных материалом, подлежащим обработке (таким, как вакуумное покрытие), общая быстрота откачки воздуха Sd, л/с, высоковакуумным насосом (диффузионным или турбомолекулярным) должна быть в 2,5 раза больше объема Кпустой камеры или

$$S_{d}=2.5V=R^{3}/40, (15)$$

и скорость форвакуумного насоса или откачивающего насоса, Sr, обычно составляет приблизительно 5^/100

$$S_{r}=V/40=R^{3}/4000. (16)$$

Для типичных промышленных вакуумных систем с камерами, заполненными материапом, подлежащим обработке

$$S_{d}/A=R/1000, (17)$$

где А - это площадь стенки пустой камеры.

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.