吸附气体在表面上脱落

在极高的真空系统中，表面上解吸的气体量，气体成分以及减少解吸的实验方法非常重要。许多文章给出了一些数据。为了量化问题，在此仍然假设系统V = 100L。 S ＝ 100L / s，表面积A ＝ 104cm 2，口的附着概率＝ 0.5。采用JP HobSon的方法认为气体分子根本没有相互作用，并且由解吸的气体产生的压力公式中的K因子与温度有关，K = f（T）S'/ S，其中S-为对于一定的气体，抽气速度[L / S]，S7mdash，mdash，是吸附面的抽气速度，此时5L /（s.cm /），R-气常数，8middot，314 [J / mol 。 K]，T-热力学温度[K]，E-解吸活化能[J / mol]。将各种解吸活化能E代入公式（16-4），可得到20°C时的压力-时间曲线。图16-2显示了吸附分子层的装置壁上不同的解吸活化能。当气体在20°C排出时，气体的压力变化曲线。Ele，63 kj / mol的吸附气体在室温下迅速被抽走。 Egt，126kj / mol的热附着气体分子紧密结合，其解吸量对压力影响很小。仅75kj / mol，Elt和105kj / mol的吸附气体会在室温下长时间产生较高的分压。例如，在上述假定的系统中，室温下11d内可产生7倍和10-10Pa的分压。如果可以在短时间内产生更高的分压，例如E = 92kj / mol的气体，那么在室温下，分压仍会保持10-7Pa几百小时，这很难获得很高的分压。真空。为了克服这个困难，必须烘烤系统。烘烤对表面脱附的影响可以在图16-3中看到。假设设备体积为1L，表面积为100cm2，泵送速度为1L / s，则仅考虑单层吸附，并假定不再吸附解吸的分子。容器在22°C且压力达到10-8Pa，10-13Pa时，所需时间与E的关系如图16-3（n）所示。 Ele，84kj / mol气体易于解吸，Ege，167kj / mol气体易于解吸。为了获得低于10-13Pa的压力，只要将容器在短时间内烘烤到300°C，然后冷却到室温，就可以获得图16-3（6）的结果。可以看出，除去表面上吸附的气体并适当地烘烤是用于z *的有效方法。因为烘烤将气体的脱附量降低了几个数量级，所以烘烤的均匀性非常重要。在物理吸附的情况下，解吸活化能为z *低能级与零电位之间的差，如图16-4所示，它等于吸附热。表16-1显示了某些气体对几种常见吸附剂的吸附热。 rh化学吸附的情况属于另一种，并且它们具有以下关系的H。 mdash，mdash，化学吸附热，[J / mol]，E. mdash，mdash，化学吸附所需的活化能，[J / mol]，Ed分子的解离能，[J / mol]。还可以通过惰性气体在10Pa〜1Pa的辉光放电除去吸附在固体表面上的物质，或者可以用电子和离子轰击该材料以释放吸附的气体。还可以通过光照射和超声振动解吸吸附在固体表面上的气体。经过烘烤，放电或轰击后，释放在表面的水蒸气明显减少。在不锈钢系统中，烘烤前有90％的水蒸气从气体中散发出去。经过彻底烘烤和脱气后，氢气是排气的主要成分，其余气体包括N2，O2，O00，CO2和CH4。当溶解在金属中的氢扩散到壁的真空侧时，释放出氢。 CO，CO2和CH4是通过固体表面与气体之间的复杂化学反应产生的。在高温下，溶解在金属中的碳扩散到固体表面，并与金属表面上的氧气，氢气和水蒸气反应生成00、002和CH4。在实验中发现，切断真空计的灯丝功率后，C12峰显着降低，此时的系统压力低于6.7倍，10-8pa。特别是，水在高温下会分解为H2和O2，因此有必要将系统中残留的水蒸气减至最少。除烘烤外，冷冻也是减少水蒸气的主要手段。它不仅可以冻结要在表面上解吸的水蒸气，还可以为水蒸气产生一定的泵送速度并减少空间中的水蒸气。同时，较低温度下固体表面上碳，氢和氧化学吸附的可能性也将降低。因为化学吸附的概率与emdash成正比，所以E / RT。如果系统长时间暴露在大气中，为了避免水蒸气的吸附，最好在打开容器之前引入干燥的氮气。这样，室温排气装置中的排气时间可以缩短到十分之几。在打开系统之前，向其填充氮气至几百帕斯卡的压力，并保持几分钟。在表面被氮气完全吸附到饱和状态后，它可以充满大气。此时，由于容器壁具有充分吸收的氮，因此空气中的水蒸气很少被吸收在容器壁的表面上。即使被吸附，结合也很弱。