В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Применение металлов для вакуумных систем
Применение металлов для вакуумных систем - Газопроницаемость металлов
Вакуумные материалы и уплотнители - Вакуумные материалы
Оглавление
Применение металлов для вакуумных систем
Давление паров металлов
Обезгаживание металлов
Газопроницаемость металлов
Требования к физическим и химическим свойствам металлов, используемых для изготовления установок сверхвысокого вакуума
Все страницы

К металлам, используемым для изготовления оболочечных элементов вакуумных установок, предъявляется дополнительное требование малой газопроницаемости. В отличие от стекла, в металле газ диффундирует по междоузлиям решетки, а не по границам зерен металла. Поэтому способностью проникать сквозь металл обладают только те газы, которые в нем растворимы. Таким образом, гелий и другие инертные газы не могут диффундировать сквозь металлы даже при повышенных температурах, тогда как для кислорода и водорода большинство металлов в той или иной степени газопроницаемы.

Прошедшие сквозь металл атомы рекомбинируют в процессе десорбции на стороне низкого давления. Водород, обладающий наивысшей скоростью диффузии, составляет основную часть газа, проникающего сквозь металлы . На рис. 2.8 представлены зависимости проникновения водорода для некоторых металлов от температуры.

Из рис. 2.8 видно, что газопроницаемость палладия по отношению к водороду приблизительно на два порядка выше по сравнению с любым другим металлом.


 

В то же время по отношению к другим газам палладий практически непроницаем, поэтому его часто используют в фильтрующих устройствах (типа нагреваемой палладиевой трубки), предназначенных для получения чистого водорода. Скорость проникновения водорода сквозь никель и железо также относительно высокая. Например, при давлениях <10 Па она выше скорости проникновения гелия сквозь кварц, особенно при повышенных температураx.

Сплавы, используемые в переходах металл — стекло, например фернико, также обладают высокими скоростями проникновения. В работе приведены газопроницаемости К для различных нержавеющих сталей, а также железоиикелькобальтовых сплавов.

Величина К для нержавеющей стали приблизительно на два порядка ниже, чем для указанных сплавов. Тем не менее не следует пренебрегать проникновением водорода из воздуха через стенки вакуумной камеры, изготовленной из нержавеющей стали, особенно в условиях сверхвысокого вакуума.

На рис. 2.9 представлено изменение давления в таких сосудах вследствие газопроницаемости металлов, из которых они изготовлены. Несмотря на низкое парциальное давление водорода,, содержащегося в воздухе (5*10-2Па), для повышения давления в сосуде при комнатной температуре до*10-5 Па требуется менее 1 ч для железа, 2—3 сут для нержавеющей стали и около 100 лет — для меди. С повышением температуры скорость проникновения значительно увеличивается; так, в сосуде из нержавеющей стали, нагретом до 4500C, давление возрастает до 10-4 Па менее чем за 1 с (штриховая кривая на рис. 2.9).

 

Натекание водорода сквозь стенку из обычной стали может происходить вследствие коррозии внешней поверхности стенки при ее взаимодействии с водой (в результате такой реакции образуется водород). Поскольку содержание свободного водорода в воздухе в 105 раз меньше, чем в воде водяных паров, коррозия, по всей вероятности, является основным источником водорода, поступающего в систему.

Скорости проникновения всех остальных газов сквозь большинство металлов по крайней мере на порядок ниже, чем для водорода, поэтому на практике их можно не учитывать. Однако проникновение кислорода сквозь серебро заслуживает особого внимания. Вследствие высокой растворимости кислорода в серебре его скорость проникновения значительно выше по сравнению с другими газами, включая водород.

Поэтому на практике для напуска кислорода в вакуумную систему применяют устройство, в котором используется подогреваемая трубка, изготовленная из серебра. Полученный таким способом кислород является спектрально чистым.



 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   

 

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 96 гостей на сайте

Нов боков адс адаптивный

=
Рейтинг@Mail.ru