Difúze plynů v pevných látkách plyn difunduje v pevné látce z oblasti s vyšší koncentrací do oblasti s nižší koncentrací difuzní proud /i = —Dgrad nr = —D—-dx Hacj - aktivační teplo difúze, Ts - teplota pevné látky He v taveném křemenu 300-500 K 600-1300 K Had [kJmor1] D0 [cm^-1] 13.1 3.10-4 15.5 7.10-4 Plyn sklo obsah sklotvorných složek [%] Had [kJmor1] He křemen 100 12.7-13.4 vycor 99 11.7-14.1 pyrex 94 14.5-16.4 duran 92 15 H2 křemen 100 21.1-28.1 duran 92 32 N2 křemen 100 51.6 - 70.3 02 křemen 100 70.3 F6450 2 / 19 Plyny v kovech: 1 - H2 - W; 2 - H2 - Mo; 3 - H2 - Pd; 4 - H2 - Ni; 5 - H2 - Cu; 6 - 02 - Ni; 7 - H2 - Fe; S - 02 - Ti; 9 - H2 - Fe: K) - 02 - Cu. Plyny ce sfc/ec/i: )) - H2 - Si02; 12 - H2- sklo 12; /J - H2 - sklo 13; 14 -H2 - sklo 14; 15 - H2 - sklo 15; 16 - H2 - sklo 16 (vycor); 17 - He - sklo 17 (p>rex 7740). Čísla skel a jejich složení je uvedeno v textu k obr 3.19 Pronikání plynů stěnou Proud plynu přes stěnu závisí na koef. difúze, koef. rozpustnosti a tlacích na obou stranách stěny. /i = —Dgrad nr = —D—-dx plocha 1 cm2, tloušťka L, tlaky Pi, P2; P2 > P\ \\ dx = — Ddnr rriri \\L = — D I dnr = D(nr2 — nri) nu _ nu F6450 4 / 19 Koeficient pronikání plynu P p = rD Pp = Pp0exp ; PPo = r0D0 Hapr - aktivační energie pronikání plynu pu _ pu /! = PpPua- L = lem; P2 > Pi 4 □ ► 4 (5? ► 4 Koeficient pronikání Pp [10 ' materiál N2 o2 H2 C02 He přírodní kaučuk 6 18 38 100 20 methylkaučuk 0.4 2 13 6 11 butylkaučuk 0.25 1 6 4 5 neopren G 25 3 10 20 4 buna-S 5 13 30 95 18 teflon 0.002 0.007 0.05 polymetakrylát 2 18 5 Uvolňování plynu a z povrchu a tok plynu na povrch u velmi tlusté stěny '10 -D dx druhý Fickův zákon dnr d dr dx -D- x=0 dnr dx hr = nro\ — Množství plynu uvolněné z jednotky povrchu za dobu r Qi -- Dt llTdr = 2nr0\ — F6450 8 / 19 Proudění plynu ve stěnách konečné tloušťky tloušťka stěny L, předem zcela zbavená plynů, P2 S> p\ T0 = 6Ď pro r » tq n , "r2D Dr Qi = kŕ = —j—t = -r-P2T Pronikání He sklem (Umol) 59 P cm3(NTP)cm cm' s 101 kPa ,-S SO HZ 31 18 » 8 ■ xr" 3 7 \ /* J 5 \ a o 20 40 60 SO K0% obsah S/0,+ 8,0,* P,0S Obr. 3.24. Závislost aktivační energie difúze Híd a pronikání helia sklem s různým obsahem sklotvorných složek (Si02 + B203 + P205) při teplotě 373 K (podle Nortona, 1953; Eschbacha, 1960 a dalších). Osla u křivek odpovídají číslům skel vtab. 3.16 ■OQ.O Tab. 3.16. Složení skel, jejichž charakteristiky jsou uvedeny v obr. 3.24 Pořadové Druh skla Sklotvorné složky O O sc číslo Název skla (Corning), + + v obr. 3.24 bli/ky danému CO 0 ca O aľ < PbO O 03 CaO BaO C 1 tavený křemen C-7940 100 _ - 100 - _ - - _ _ 2 vycor C-7910 96 3 - 99 i 3 pyrex C-7710 81 13 - 94 2 - 4 - - - 4 borokřemičité - 65 25 - 90 3 - 7 - - - 5 hlinitofosforové - - 5 77 82 11 - - - - 7 6 sodnodraselné C-0080 72 - - 72 1 1 17 10 - - 7 hlinitokřemičité C-1720 62 5 - 67 18 - - 15 - - 8 olovnaté1) C-8363 31 - - 31 - 61 - - 8 - 9 olovnaté bez křemíku s malým obsahem alkálií 22 22 7 78 Objem V = 1 I, povrch A = 500 cm2, tloušťka stěny L = 1 mm, teplota T = 293 K, vyčerpáme na tlak 10~10 Pa. Parciální tlak He ve vzduchu je PHe = 0.5 Pa l = lxA = PP^A L i = Q = pv t t "ŕ P = 1Q-10 + 6.10~10t Desorpční proud z různých povrchů Důležitá je teplotní a vakuová historie látek vakuové aparatury. Uvádí se 'ideš a směrnice a\ pro různé časy např. pro t\ = 1 h a T4 = 4 h 4 & > < = * 4 s Tab. 3.18. Intenzita desorpce í1des (10 s Pa 1 s"1 cm":) za 1 h a za 4 h od počátku čerpání a koeficienty al a x4 některých látek při T ä 300 K. (Orientační hodnoty, podle Daytona a kok, 1959) Doba od počátku čerpání lh a, 4h «4 elastomery přírodní kaučuk — 12 0,5 6 0,5 bílá a červená guma butylkaučuk 20 0,7 6 0,6 neoprén 30-300 0,4-0,5 15-180 0,4-0,5 odplyněný neoprén 120 0,5 - - perbunan 5-90 0,65 2-40 0,6-1,1 plastické látky teflon 5 0,7 1,5 1 odplyněný teflon 0,1 2 - - araldit 5-80 0,3-1,3 1-20 0,5-13 epoxidová pryskyřice odplynčná 0,2 1,5 — — obsahující vodu 100 0,6 - — polyethylen 2,5 0,5 1,2 polyuretan 5 0,5 2,5 polycnlorvinyl odplyněný 0,1 3 (Po l s art') 10' 7\ \ \ \ \ 3^ 100 ť (h) Obr. 3.26. Závislost intenzity desorpce /, jCT na čase r pro různé kovy při T * 300 K (podle Schrama, 1963) / - chromniklová nerezavějící ocel Z3CN s neopracovaným povrchem; 2 - ocel Z3CN elektrolyticky vyleštená; 3 - ocel, vyleštěná skleněnými kuličkami; 4 - měkká ocel poniklovaná a vyleštěná; 5 — vysoce čistá měď elektrolyticky vyleštěná; 6 - hliník: 7 — dural 4 □ ► < S ► 4 0 0,0 Obr. 3.28. Intenzita dcsorpcc /, des 7. povrchu claslomerú při teplotě 298 K jako ľunkce času (podle Hellera, 1958) / — syntetická guma (ploché těsněni ľ, kruhová /"); 2 - perbunan; 3 — araldit, polyuretan; 4 — teflon; 5 — hostaflon