Geometrický a skutečný povrch Table 4.6. Ratio of physical (true) surface Ap, to geometric (apparent) surface Ag Metal Surface/shape Av/Ag Reference Pt Bright foil Bright foil, acid cleaned, flame Platinized 2.2 3.3 1830 Ni Polished, new Polished, old Oxidized and reduced Rolled, new 75 9.7 46 5.8 Ag Freshly etched dilute nitric acid Etched, after 20 hr. Finely sandpapered 51 37 16 Ař Very thin foil Anodically oxidized (20 n) 6 900 Ca Pláte (1 mm) 14 Steel - 16 Stainless steel Plate (1 mm) 8 Mo Foil 173 Ta Foil 38 W Foil 40 Ti Foil 15 y Brennan and Graham (1965) Sorbenty • zeolity, molekulová síta - přírodní, umělé (až 1000 m2/g) • mikroporézní sklo • aktivní uhlí (400 - 1500 m2/g) □ g - = 2/34 Zeolitové vývěvy • zeolity, molekulová síta - přírodní, umělé (až 1000 m2/g) • typické chlazení pomocí LN2 • Přírodní zeolit CaNa2 AI2SÍ4O12.6H2O 3/34 o 200 ^—' " 150' li 100- 4.58 Torr- 50- / i" ■—r^, . . I. 0 12 3 4 5 P (Torr) Fig. 4.25 Sorption of water vapour on charcoal at 0°C, GH 0 —mg of water vapour, sorbed per gram of charcoal. After Dushman (1949). □ s i,64S0 4/34 :-^ ^2 5 2 -4 10 »■» s ŕ N2\ vo, n" 2 -5 10 9 JJ.____ 2 i nimi ■ • ■..... r o» 1 . . . 1 . ... 1 * * 10 ■ ' • W* ' ' ioJ * s io4 t (min) Fig.4.26 Pressure against time curves on pumping H2, N2, 02 by a liquid air cooled charcoal trap. After Espe (1955). □ s? F6450 5/34 Některé důležitější charakteristiky zeolitů a aktivních sorbentů Průměr kanálků (nm) 0.38 0,4 0.5 0,7 0.9 1 1,8 Označení podle Lindeho Měrný sorpčni povrch 3,8A 4A (NaA) 700-800 5 (CaA) mikroporézní sklo 100-200 10X (CaX) 1 050 13X (nAX) mikroporézní sklo 100-200 Zrnitost granule o průměru 1,5 nebo 3 mm (0,7 kg l"1) Hustota (gem-3) odplyněný 1,55, vodou nasycený 2,0 Porozita (obj.%) 45 51 průměr kanálku udává max. průměr molekuly, která může přes mol. síto projít F64B0 6/34 P (Torr) Fig. 4.27 Water vapour sorption by molecular sieve 5A. F6450 7/34 ,-<: I 2 x \co /kV \ -200 -100 w ten Obr. 4.105. Množství plynu (CO, O,, N, a Ai) adsorbovaného na zeolitu typu 4A při tlaku 90 kPa v závislosti na teplote (podk Hspeho, I %5 a Thomase a Masseye, l%() '6450 8/34 (Pa lg'1) 10'* 10'2 10° 102 10* p (Pa) Obr. 4.106. Závislost množství plynu adsorbovaného na zeolitu typu 5A na pracovním tlaku /> (podle Turnéra a Feinleba, 1961): 293 K (čárkované), 78 K (pinč) F6450 9 (Pa) 10° 10'f V* 10~3 opi 01 1 io m cm*(NTP)/q Závislost rovnovážného tlaku na množství adsorbovaného plynu, zeolit 5A při teplotě 77 K □ S - = 1 -OQ^O F6450 10 / 34 /_ Á y^í/4/ v *• 7=®^ A Obr. 4.108. Zeolitová vývěva / - zeolit;2 - přepážky; 3 — přetlakový ventil; 4 - Dewarova nádoba; 5 - síťka; 6 — potrubí k rotační vývěvě; 7 — potrubi k vakuovému systému; V7/r//. 1SĹ □ B1 13 / 34 Tab. 4.15. Parciální tlaky plynú a par (v procentech celkového tlaku) při čerpání jednou, dvěma a třemi zcolitovými vývevami a systémem dvou zeolitových vývěv a olejově rotační vývěvy (Magiclko, 1970) Plyn Zeolitové vývěvy (počet) Zeolitová a olejová (pára) 1 2 3 rotační vývěva CO, 0,5 0,1 0,1 0,2 Ar 0.5 0,1 0,2 0,1 O, » 1 4 0,6 N, + CO 0,5 1 2 1 Ne 58 64 53 57 H,0 6 4 7 28 He 28 22 26 0,1 H2 5,5 8 8 13 P«i (Pa) 1,4 3,7. 10"' 9,3. 10"2 5,3. 10-2 Náplň každé zeolitové vývěvy byla tvořena 450 g zeolitu 5A. Tento zeolit dobře čerpá různé plyny, zejména vodní páru, dusík, kyslík a kysličník uhličitý, méně čerpá argon; neon, hehum, vodík nečerpá vůbec, takže jejich tlak zůstává v systému po čerpání týž jako v atmosféře t/©-® \=1 Y7? ŕ2222 V ^ S. ' h^n plyn t para F6450 16 / 34 Tee fitting 38.1 angle valve, model AV-150, y 3 places O j — Bourdon-style y vacuum gauge ŕ\! ^-----Up-to-air valve Sorption pump, model SP-150, 2 places Polystyrene Dewars 760 100 Litre Volume 15 0 Time in minutes After 10 minutes prechill □ s OQ.O □ fiP 19 / 34 Sorption pump model SP-150 Shown installed in polystyrene Dewar Pressure relief stopper and chain. Retaining screen prevents bnckflow of sorbent material. Support bracket, 3 places Liquid nitrogen, supplied by user. Type 5A synthetic zeolite sorbent material. ' SP-150 pump, aluminium body and internal fins. Polystyrene Dewar, purchased separately. dominantní proces je fyzisorbce • dobře čerpá ÍÍ2O, A^C^, uhlovodíky • špatně čerpá Ne, He, H2,... • velký povrch, lg ~ 1000 m2, pracuje od ~ 105 P a • dutiny a kanálky ~ 1 nm • dá se regenerovat při vysoké teplotě • zvětšení účinnosti snížením teploty zeolitu (tekutý dusík 77 K) • žádné vibrace F6450 21 / 34 Sublimační vývěvy Princip - opakované vytváření povrchu čistého kovu (naparování, nap rasování,...), nejčastéji se používá Ti. Teoreticky mohou pracovat od atmosférického tlaku, prakticky asi od 10"4Pa. □ S1 F6450 22 / 34 Ti + 02 —► Ti02 Ti + CO —> TiCO Ti+ CO2 —► TiC02 2Ti + N2 —> 2 TiN 2Ti + H20 —► TiO + H2+Ti —> TiO + TiH2 Ti + H2 <—► TiH2 F6450 23 / 34 o) 0 08mm 7í* 00,6 mm Mo Teploty tání: Mo - 2623 °C, Ti - 1668 °C, W - 3422 °C □ S1 F6450 24 / 34 Tab. 4.17. Čerpací rychlost (měrná) čistého titanového povrchu S Plyn (pára) (Is"1 cm"2) CO co2 H, H,0 N, O, Ar, He, CH4 při 20 °C při -196 °C 6 11 5 10 3 6 3 15 2,5 6 1.5 6 0 0 □ rg - = -š-O^O F6450 25 / 34 S, fl s') 10 10 10 3 Z 1- ^ľ & 2 •^N 1 o ■9 10 1Ö2 P (Po) Obr. 4.118. Čerpací charakteristiky sublimačních vývěv pro dusík při teplotě 293 K a pro různé hodnoty proudu sublimačního elementu titanu: čárkovaně vývěva s čerpací rychlosti 7001 s '. plně vývěva s čerpací rychlostí 501 s"' □ fij - - ► j -OQ.O F6450 26 / 34 Tab. 4.18. Prodleva pri rozprašovaní titanu 90sekundovými pulsy v sublimační vývěvě v závislosti na tlaku p (Pa) 1CT3 10"4 10"5 1(T6 10"7 10"8 10"8 Prodleva 1 0 5 min 15 min 30 min lh 8 h 24 h □ s Obr. 4.120. Sublimační vývěva / - zdroj titanových par (sublimační element); 2 - plášť vývěvy chlazený vodou; 3 - zdroj plynu; 4 - stínční; 5 - potrubí k difúzni vývěvě čerpající netečné plyny; 6 - ionizační vakuometr (částečné stíněný) □ S1 - = 28 / 34 vstup Obr. 4.122. Velká kryogenni sublimační vývěva s čerpací rychlostí SH, = 150 0001s"1 (podle Prévota a Sledziewského, 1964) 1 — plášť; 2 — chlazení kapalným dusíkem; 3 — stínění pro tepelnou izolaci; 4 — zdroj par titanu; 5 — přívod proudu; 6 — otvor pro plnění dusíkem □ s F6450 29 / 34 • dominantní proces je chemisorbce • dobře čerpá H2, H20, N2, CO, C02,02 • nečerpá inertní plyny např. Ne, Ar,... • opakované vytváření čistého povrchu kovu, pracuje od ~ 10_4Pa získávání vysokého a extrémně vysokého vakua • zvětšení účinnosti snížením teploty pohlcujícího povrchu F6450 30 / 34 Iontové vývevy Iontově sublimační vývěvy ionizace plynu - čerpá i inertní plyny, rozprašování Ti F6450 31 / 34 Obr. 4.123. Iontová sublimační vývěva 1 - cívka s titanovým drátem; 2 - trubička; 3 - tyglíková anoda; K - katoda; S - mřížka; A — přívod anody F6450 32 / 34 Obr. 4.124. Schéma skleněné iontové sublimační vývěvy C — kolektor (vrstva naprášeného titanu je znázorněna čárkovaně); A — anoda pokrytá vrstvou titanu; K — katoda 10's 70"4 10'3 10* p (Po) Obr. 4.125. Závislost čerpací rychlosti na tlaku pro různé plyny □ g ► < i ► < i » i -OQ.O F6450 33 / 34 Obr. 4.126. Malá skleněná iontová sublimační vývěva K', K" katody; C - kolektor; A (Ti) - anoda z wolframu ovinutá titanovým vláknem F64S0 34 / 34