Geometrický a skutečný povrch Table 4.6. Ratio of physical (truc) surface Av, to geometric (apparent) surface Ag Surface/shape Ap/Ag Reference Pt Bright foil 2.2 Bright foil, acid cleaned, flame 3.3 Platinized 1830 Ni Polished, new 75 Polished, old 9.7 Oxidized and reduced 46 Rolled, new 5.8 Ag Freshly etched dilute nitric acid 51 Etched, after 20 nr. 37 Finely sandpapered 16 Af Very thin foil 6 AnodicaJly oxidized (20 (*) 900 Cu Plate (1 mm) 14 Steel - 16 Stainless steel Plate (1 mm) 8 Mo Foil 173 Ta Foil 38 W Foil 40 Ti Foil 15 ■ Schram (1963) . Brennan and Graham (1965) 1A. Roth: Vacuum technology, Elsevier, 1990 Vakuová fyzika 2 4 □ ► 4 fi? ► 4 Geometrický a skutečný povrch Vakuová fyzika 2 2/39 Sorbenty • zeolity, molekulová síta - přírodní, umělé (až 1000 m2/g) • mikroporézní sklo • aktivní uhlí (400 - 1500 m2/g) Vakuová fyzika 2 3/39 Zeolitové vývěvy • zeolity, molekulová síta - přírodní, umělé (až 1000 m2/g) typické chlazení pomocí LN2 • Přírodní zeolit CaNa2AI2Sk012.6H20 Vakuová fyzika 2 200 5-150 cn E ° a Thomase a Masseye, 1961) J. Groszkowski: Technika vysokého vakua. SNTL. Praha 1981 Vakuová fyzika 2 (Po tg'1) 10 5 10 3 10 ' 70-' 10~3 10'* 102 10° 102 10* p(Pa) Obr. 4.106. Závislost množství plynu adsorbovaného na zcolitu typu 5A na pracovním tlaku ;> (podle Turnéra a Femleba, l%l): 293 K. (čárkované), 7S K (pinč) 7J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 < i ► i ono Vakuová fyzika 2 Obr. 4.108. Zeolitová vývěva / — zeo!it;2 — přepážky; i — přetlakový ventil;"/ - Dewarova nádoba; 5 — sítka; 6 — potrubí k rotační vývěvě; 7 — potrubí k vakuovému systému; iS' — ventily; 9 — hrdlo vývěvy z materiálu s malou tepelnou vodivostí (např. z nerezavějící oceli) .>"■ 9_ 9J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1983; 13 / 39 Vakuová fyzika 2 10 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 11 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 š -o0.o Vakuová fyzika 2 Tab. 4.15. Parciálni tlaky plynú a par (v procentech celkového tlaku) při čerpáni jednou, dvěma a třemi zcolitovými vývevami a systémem dvou zeolitových vývěv a olejové rotační vývěvy (Magiclko, 1970) Plvn Zeolitové vývěvy (počet) (pára) ■ ! 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 ~> 1 Ne 58 64 53 57 H20 6 4 7 28 He 28 22 26 0.1 H2 5.5 8 8 13 1,4 3.7. 10"' 9,3.10"2 5,3. 10-2 Zeolitová a olejová Náplň každé zeolilové vývěvy byla tvořena 450 g zeolitu 5A. Tento zeolit dobře čerpá různé plyny, zejména vodní páru, dusik, kyslík a kysličník uhličitý, méně čerpá argon; neon, helium, vodík nečerpá vůbec, takže jejich tlak zůstává v systému po čerpání týž jako v atmosféře 12 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 2 13_ 13J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1984 < i ► i ono 17 / 39 Vakuová fyzika 2 38.1 angle valve, model AV-150, Sorption pump, model SP-1 50, Polystyrene 2 places Dewars 15 5katalog firmy Caburn Vakuová fyzika 2 4 □ ► 4 fi? ► 4 katalog firmy Caburn Vakuová fyzika 2 20 / 39 17 'katalog firmy Caburn Vakuová fyzika 2 • dominantní proces je fyzisorbce • dobře čerpá H2O, A/2,02, uhlovodíky • špatně čerpá Ne, He, H2,... • velký povrch, lg ~ 1000 m2, pracuje od ~ 105 Pa • dutiny a kanálky ~ 1 n m • dá se regenerovat při vysoké teplotě • zvětšení účinnosti snížením teploty zeolitu (tekutý dusík 77 K) • žádné vibrace Vakuová fyzika 2 23 / 39 Sublimační vývěvy Princip - opakované vytváření povrchu čistého kovu (naparování, naprašování,...), nejčastěji se používá Ti. Teoreticky mohou pracovat od atmosférického tlaku, prakticky asi od 10~4Pa. Vakuová fyzika 2 24 / 39 2 Ti + H20 Ti + 02 Ti + CO Ti+ C02 2 Ti + N2 Ti02 TiCO T1CO2 2 TiN -> TiO + H2 + Ti — Ti + H2 i—> TiH2 TiO + TiH2 Vakuová fyzika 2 25 / 39 o) 19Teploty tání: Mo - 2623 °C, Ti - 1668 °C, W - 3422 °C J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 i ► < 1 ► 1 -00,0 Vakuová fyzika 2 _2f3 / 39 Fig. 14.2 Room-temperature sorption characteristics for pure gases on batch evaporated clean titanium films. Reprinted with permission from Vacuum, 25, p. 362, A. K. Gupta and J- H. Leek. Copyright 1975, Pergamon Press, Ltd. F.OHanlon: A Users Gaude to Vacuum Technology, Wiley (2003) Vakuová fyzika 2 Tab. 4.17. Čerpací rychlost (mérná) čistého titanového povrchu S Plyn (pára) (ls-'cm"2) CO co2 H, H,0 N, O, Ar, He, CH4 při 20 °C 6 5 3 3 2.5 1.5 0 při -196 °C 11 10 6 15 6 6 0 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 2 28 / 39 S, fis') p (Po) Obr. 4.118. Čerpací charakteristiky sublimačních vývěv pro dusík při teplote 293 K a pro různé hodnoty proudu sublimačního elementu titanu: čárkované výveva s čerpací rychlosti 7001 s~ '. plni vývčva s čerpací rychlostí 50 I s"1 22 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1983? ► < l ► < ä ► < -QQ.O 29 / 39 Vakuová fyzika 2 Tab. 4.18. Prodleva při rozprašování titanu 90sekundovými pulsy v sublimační vývěvě v závislosti na tlaku P (Pa) 1CT3 1(T4 10"5 10 6 io-7 10"8 10"8 Prodleva 0 5 min 15 min 30 min Ih 8h 24 h J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 2 30 / 39 Time (s) Fig. 14.4 Typical pressure rise due to decrease in pumping speed as a titanium film saturates. Reprinted with permission from General Characteristics of Tramium Sublimation Pumps, B. E. Keitzmaim, 1965, Varian Associates, 611 Hansen Way, Palo Aho, CA 94303 24 F.OHanlon: A Users Gaude to Vacuum Technology, Wiley (2003) Vakuová fyzika 2 Obr. 4.120. Sublimační vývěva / - zdroj titanových par (sublimační element); 2 — plášť vývčvy chlazený vodou; 3 - zdroj plynu; 4 - stínčni; 5 - potrubí k difúzni vývévč Čerpající netečné plyny; 6 - ionizační vakuometr (Částečné stíněný) 25__ 25J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 198r > < l > < > ► 1 -Q^o i2 / 39 Vakuová fyzika 2 vstup Obr. 4.122. Velká kryogenní sublimační vývěva s čerpací rychlostí SH, = 150 000 ls"1 (podle Prévota a Sledziewského, 1964) / — plášť: 2 — chlazení kapalným dusíkem; i — stínění pro tepelnou izolaci; 4 — zdroj par titanu; 5 — přívod proudu; 6 — otvor pro plnění dusíkem 26 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Tab" wkL?^'8 Coefficient and Q„,ntity SorbedforVanons Gases on Titaninm Initial Sticking Quantity Sorbed" Coefficient (x\0" molecules/cm2) Gas (300 K) (78 K) (300 K) (78K) H2 0.06 0.4 8-230* 7-70 th 0.1 0.2 6-11" H20 0.5 — 30 _ CO 0.7 0.95 5-23 50-160 N, 0.3 0.7 0.3-12 3-60 o2 0.8 1.0 24 — co2 0.5 — 4-24 — He 0 0 Ar 0 0 CH4 0 0.05 source. Kepnmea wun peninaniun - • —• — -—.......■ 13, p. 471, D. J. Harra. Copyright 1976, The American Vacuum Society. „ ,2 " For fresh film thickness of 10" Ti atoms/cm . . 4 The quantity of hydrogen or deutenum sorbed«**"*« may exceed the number of Ti «*^t*** tah fi'm through diffusion into the underlying films at Jou k. A Users Gaude to Vacuum Technology, Wiley (2003) • 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 Vakuová fyzika 2 35 / 39 Iontové vývěvy Iontově sublimační vývěvy ionizace plynu - čerpá i inertní plyny, rozprašování Ti Vakuová fyzika 2 36 / 39 ZZZZ2 -AH Obr. 4.123. Iontová sublimační vývěva I — cívka s titanovým drátem; 2 — trubička; 3 — tyglíková anoda; K - katoda; S - mřížka; A — přívod anody 28 J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 Vakuová fyzika 2 37 / 39 Obr. 4.124. Schéma skleněné iontové sublimační vývěvy C — kolektor (vrstva naprášeného titanu je znázorněna čárkovaně); A — anoda pokrytá vrstvou titanu; K — katoda Sfls') N2:02M2 Sdš1) He;Ar " "1 — A/* We °©'J' ro"4 jo'3 /o"' P (Po) Obr. 4.125. Závislost čerpací rychlosti na tlaku pro různé plyny 29_ 29J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 < i ► i ono 38 / 39 Vakuová fyzika 2 Obr. 4.126. Malá skleněná iontová sublimační vývěva K', K" katody; C - kolektor; A (Ti) -anoda z wolframu ovinutá titanovým vláknem 30_ 30J. Groszkowski: Technika vysokého vakua, SNTL, Praha 1981 39 / 39 Vakuová fyzika 2