Майсел Л. - Справочник - Технология тонких плёнок (1051257), страница 62
Текст из файла (страница 62)
ными, полученными для тех же самых материалов, но в камерах меньших размеров. По мнению Фаркаса, такое несоответствие можно объяснить тем обстоятельством, что при выводе уравнения [14) не была учтена воз- 234 3, Материалы, применяемые в вакуумных системах Таблица 7 Скорость газовыделения металлов прн комнатной температуре Глорость гвво. выделения после отивчии, мм рт. ст .л с „— г Литере.
турина источник Время отивчки, Мвтернел Поверхность !обрвботнв) 2. !О-в (215! !215) (215) Мягкая сталь Нсполпрованпая, слегка поржавевшая Полнропаипая Са следами механической обработки Обезжиренная в парах спирта То же Прогретая при 400' С Химически очишенная Прогретая при 300'С Прогретая прн !000'С 2.10-в 2.10-в ! !ержаве. юп1ая сталь 9. 10-1в (215! 2 !О-то 3 1О с.,10 10ь М 10-" (экстраполяция) 7.10-1е 1,5 10-те (2!5! (215) !215) )21 )2361 24 16 12 24 3 (215! !215) Алюминий Полированная Обезжиренная в спир. те Прогретая прн 400'С 2 !0-1' !215! !6 можнасть реадсорбцни десорбированиых частиц, поскольку известно, что даже при очень низких давлениях коэффициент прилипания газов все же отличен от нули (!79). Хобсон н Иеншоу (214) доказали экспериментально, что дифференциальное уравнение (14) удовлетворительно описывает динамику изменения давления, обусловленного лишь некоторыми газами, такими, как Не, СН4, Нз и Аг.
Однако оно не объясняет изменения давления, наблюдаемые при сорбцни Нв или СО на быстро введенную в камеру холодную ловушку. Авторы считают, что существует некая поверхностная фаза, нагорая может состоять нз конденсированного, сорбнро. ванного нли растворенного газа и может как выделять, так и сорбнровать свободные молекулы. Предсказанные на основе этой модели зависимости лишь наполовину количественно объясняют данные экспериментов Хобсона. 1) Металлы. В табл.
7 представлены данные о скоростях газовыделения металлов, необходимые для оценки вклада, вносимого в атмосферу остаточных газов стенками вакуумной камеры. Мягкая сталь имеет тенденцию к образованию карразнонного слоя с большой сорбцноннай емкостью и по. этому характеризуется сравнительна высокими скоростямн газовыделе. ния. Приведенные данные демонстрируют также влияние на газовыделенне предварительной обработки поверхности. Полировка вакуумных материалов уменьшает эффективную площадь поверхности, а следовательно, и адсорбциоиную емность.
Флекен и Ноелер исследовали влияние иа скорость газовыделения из стали, меди и алюминия различных способов очистки поверхности )217). Гл, 2. Техника, высокого вакуума ~м ду В ф 80 ~ бу ддр гуу юуу 4чэр уаннкпуэ()кву, 'С 233 Такие же исследования для никеля провел Варади [218]. Этн металлы, предварительно не обеэгаженные, десорбируют главным образом пары воды обычно со скоростью 10-' — !О те мм рт.
ст. л с с- см в[219). ' С помощью химической очистки или обработки растворителями величины скорости газовыделения могут быть уменьшены, ио обычно не более, чем иа порядок. Исключением является химическая обработка, о которой сооб. щил Миллераи [23). Он погружал детали из нержавеющей стали в коммерческий травитель (ЬЗ вЂ” 9, О(чегзеу Са., СЫсайо [1]) и получал скорости газовыделения ниже 10-'зчм рт. ст. л ° с-х, см-в. Эта процедура включает в себя химическое травление, в результате которого поверхность становится гладкой и блестящей, Загрязнение очищенной поверхности пылью, землей, экспозиция во влажгьст ном воздухе или касание ру.
ками без нейлоновых перчаток юй РРРР~му увеличивают скорости газоотИОРннлпсоа л.у' деления. С точки зрения уменьше. ния газовыделения для метал. 2-йлногред «е«лов наиболее эффективной об- !УУ Рнндшгвсшг 9 работкой является прогрев в «« вакууме. После отжита прн температурах 300 — 400' С десорбцня паров воды в основном прекращается. Процесс обезгажнвания нержавеющей стали при более высоких темпераРис. 44. Зввисимессь свиристи десербиии паров турах сВяэаи глаВным обраводы с певервиесс» пиренее пиемвдьм сзвсме зом с диффузионным выделеет темиервсурм при плввием увевиее ниеы водорода [210).
Прв комипи Г !Узэ1. натной температуре скорость этого процесса мала. Наряду с Н, прн отжнге часто выделяются СО н СО, [217, 218). Как полагают, выделение этих газов лимитировано диффуэией углерода из объема стали (али никеля) на поверхность с последующей реакцией с кислородом из газовой фазы [220, 221]. Преимущественное выделение водорода прн отжиге подтверждают данные, полученные Стрэуссером [222) при исследовании процессов обезгажнвания стали 304. После отжига относительное содержание выделяющихся газов Н,О, СОв и О, мало. Для таких металлов, как сталь, медь н алюминий типичные скорости газовыделения после отжига обычно лежат в пределах 10 'з — !О 'е мм рт. ст, л с "т см-з [219) . 2) Стекла. Из стекол при прогреве выделяются в основном пары еодм и двуокись углерода. Сорбция паров воды на чистых поверхностях стекол при энспоэиции их в атмосфере влажного воздуха не ограничивается образованием монослоя, а продолжается длительное время.
Выделение газа нз старых стекол значительно сильнее, чем нз только что иэготовпенных [223]. Скорости обезгаживания при комнатной температуре невелики, н поэтому большая часть исследований для стекол проводилась прн равномерном подъеме температуры. Кривые обезгаживания стекол одним из первых получил Шервуд !224), согласно которому полное количество выделяющихся из стекла компонентов эквивалентно 1Π— 80 монослоям длн Н,О н примерно 5 слоям для СОв.
Более поздние исследования проводились главнмм образом для борасиликатных стекол. На рис. 44 пред. ставлена типичная кривая десорбцни для стекла пнрекс. Кривая с максимумами, полученная в процессе первого прогрева после экспозиция на 3. Материалы, применяемые в вакуумных системах воздухе, соответствует десорбции, по крайней мере, двух монослоев с различными энергиями Ел [225]. После нагрева до 400' С процесс десорбции стремится к насыщению. Это следует из факта значительного уменьшения скоростей газовыделения прн повторном прогреве, Для стекла характерным является наличие еще одного механизма газовыделения, резко увеличивающегося при температурах около 400' С.
Это наглядно показано на рис. 44 для процесса повторного отжига. Измеренное Тоддом выделение паров воды при 480'С из известково-натриевого стекла качественно соответ. ствовало закону 1!У!, что свидетельствует о механизме, связанном с диффузией [223]. Тот же самый механизм ответственен за выделение водяных паров из пирекса при температурах выше 350' С [226]. Поскольку этот тип газовыделения обусловлен водой, входящей в структуру стекла, его следует рассматривать как постепенное ее разложение. Диффузионное выде.
ление структурной воды продолжается очень долго, и поэтому при прогреве систем из пирекса не рекомендуется поднимать температуру выше 350' С [82). По сравнению с водой выделение СО, из пирекса заметно меньше. Однако если в процессе отжига выделенный СО, конденсируется на ловушке, охлаждаемой жидким азотом, то последняя становится устойчивым источником этого газа в вакуум. Это связано с тем, что давление паров СОз прн 77 К близно к 1О-э мм рт. ст. Такая величина давления достаточно вмсока для того, чтобы препятствовать достижению в системе стабильного вакуума порядка 10-э мм рт.ст.[22?, 228].
Однако СОз можно десорбировать быстрым прогревом ловушки до комнатной температуры. Еше одним источником, связанным с загрязнением поверхности стекла, являются пары масла из диффузионного насоса, которые прочно сорбнруются обезвоженной после прогрева поверхностью стекла [229]. Образующийся в результате на поверхности слой может иметь плохие адгезионные свойства для осаждаемых впоследствии на стеклянные под. ложки пленок или может стать источником газовыделения со стенок при следующем цикле отжига.
Очистка поверхности стекла раствором плавиковой кислоты, о которой сообщалось в литературе [230], представляется вредной из-за последующего устойчивого выделения фтора. 3) Эластомеры. Скорости выделения газов зластомерамн и другими органическими материалами были измерены рядом исследователей. В табл. 8 приведены некоторые данные для наиболее интересных с точки зрения ва. куумной технологии материалов этого типа.
Дополнительнав информация о кривых обезгаживания для эластомеров н эпоксндных смол может быть получена в работах [234) и [235]. После прогрева скорость газовыделения эластомеров имеет значения !О-з — 1О-емм рт. ст„л.с-т см-з. Газовыде. ление тефлона значительно ниже, но, к сожалению, этот полимер не скле. ивается и течет под давлением, см. раза. 4 Б, 2) и табл. 17.
Важное значение при выборе из имевшихся в наличия зластомеров материала для прокладок имеет их термическая стабильность. В идеальном случае зластомер должен выдерживать без разлохсения нагрев до 400' С, т. е. до температур, требуемых для обезгвживания стекла и металлов. Такого материала ие существует. Витон А, сополнмер гексафторпропилена и фтористого винилндена обладает наиболее приемлемыми компромиссными свойствами. Его можно прогревать до 200' С, т. е. до значительно более высокой температуры, чем выдерживают большинство других синтетических каучуков. Как следует из табл.
8, слабый прогрев при температурах !00— 200' С уменьшает газовыделение эластомеров на один — два порядка. Основным компонентом выделяемых газов являются пары воды в количествах, эквивалентных !00 н более монослоев. Вода сорбнруется в тело элаетомера и выделяется посредством диффузвн, В случае использования антона этот процесс при экспозиции его нэ воздухе с нормальной влаж- Гл. 2, Техника высокою вакуума Таблица 8 смазок Скорость газовыделения властомеров н вакуумных о об 8 ой Т ек. о и о ко ! л од Ьо Ио е.е о е щ о ~и оо Обработка Метерлел прокладки Каучук хлоропреновый Каучук силоксанавый Каучук бутиловый Каучук натуральвый Тефлон" Витон А Тефлон' Снластомер 80 Без обработки То же Отжиг, 24 ч пря 200' С.
Отжиг, 24 ч при 200' С, после эксцознцин на воздухе, 24 ч Без обработки Отжиг, 24 ч при 200'С после экспозиции па воздухе 24 ч Без обработки (232! ! Виген Л 122 10,0 0,2 3 20 [232! [215! 48 15 Виток А (фирмы Ебттагдз) [215) Предварительная вы. держка в вакууме Отжиг 4 ч при 150'С Отжиг 16 ч при 200'С Отжиг 16 ч при 200'С с послелу1ощей зкспозц. цией иа воздухе, 64 ч Отжиг, 12 ч при 200' С Отжиг, 12 ч при ЗОО'С ГО 0,01 0,0! — О, 02 1О [215) [215) (2! 5) !5 15 15 (233! [233) 0,02 0,004 12 >12 Витон А Воспел Ьипа 5[ (О. Апйцз РЬо) 15 15 (2Щ 1215) Без обработки Предварительная выдержка и вакууме Отжиг, 4 ч при 100'С Отжиг, 4 ч при 100'С, с последующей экспозицией на воздухе, 64 ч (215) [215) !5 15 3 0,8 Смазка Лр(сгоп М.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
