Yleisissä tyhjiölaitteistoissa materiaalin vapautuminen on tärkein kaasun lähdetyhjiöjärjestelmä. Siksi tyhjiökaasunpoiston tarkoituksena on poistaa mahdollisimman paljon epäpuhtauksia ja vähentää materiaalin kaasupitoisuutta.
Kaasujen liukoisuus metalleihin on ympäristön paineen ja lämpötilan funktio. On olemassa kahden tyyppisiä muutoksia liukoisuudessa lämpötilan mukana: ne, joilla on endotermisiä vaikutuksia liukenemisen aikana, ja ne, jotka lisääntyvät lämpötilan myötä; Se vapauttaa lämpöä liukeneessaan, ja sen liukoisuus pienenee lämpötilan noustessa.
Kaasujen liukeneminen metalleihin on palautuva prosessi. Kun metalli altistetaan tyhjiöympäristölle, sen alkuperäinen dynaaminen tasapainotila häiriintyy ja kaasulla on taipumus liueta. Liuenneen kaasun prosessi määräytyy myös epäpuhtauksien diffuusionopeuden mukaan. Epäpuhtauksien alhaisen diffuusionopeuden ja metallin paksuuden vuoksi sitä voidaan käsitellä suunnilleen äärettömän paksun kiinteän aineen diffuusiokaasuna.
Tapauksissa, joissa liukoisuus kasvaa lämpötilan myötä, kaasunpoistolämpötilan nostamisella on vain vähän vaikutusta kaasunpoistotehoon. Itse asiassa lämpötilan noustessa, vaikka kaasun pitoisuus materiaalissa kasvaa, pitoisuuden kasvu on hyvin pientä korkean tyhjiön olosuhteissa, ja samalla kaasun diffuusio kiihtyy, mikä voi myös saavuttaa tasapainon ulkoisen kanssa. painetta lyhyessä ajassa. Siksi tyhjiökaasunpoiston avain on lisätä kaasunpoistolaitteiston työtyhjiöastetta, mikä yleensä edellyttää, että materiaalin työtyhjiöaste kaasunpoiston aikana on yli 10-3Pa.
Koska vapautumisnopeus riippuu lämpötilasta, tyhjiöjärjestelmää suunniteltaessa on käytettävä todellisia lämpötilatietoja. Jos tällaista tietoa ei ole, estimointi voidaan tehdä kahden eri lämpötilan arvojen perusteella. Pakokaasunopeus vaihtelee eksponentiaalisesti, joten pakokaasun tilavuus on hitaasti muuttuva ajan funktio (eli kun aika pitenee suuruusluokkaa, pakokaasunopeus pienenee hitaasti). Pitkään ilmakehään altistumisen jälkeen materiaalit, joista on jo poistettu kaasut, voidaan imeä takaisin ja palauttaa alkuperäiseen tilaansa. Jos usein käytetty alipainejärjestelmä altistuu ilmakehälle lyhyeksi ajaksi (kuten 1 tunnin sisällä) kahden ajon välillä, se voi vastata 10 tunnin tyhjiöaikaa. Siksi tyhjöjärjestelmässä ilman vapautumisnopeuden vähentämiseksi ja evakuointiajan lyhentämiseksi se tulisi pitää tyhjiötilassa usein.
Lisäksi materiaalien kaasun vapautumisnopeus ei liity pelkästään materiaalin ominaisuuksiin ja kaasun vapautumisen kestoon, vaan myös valmistusprosessiin, varastointiympäristöön ja pinnan esikäsittelymenetelmiin (kuten puhdistus, paistaminen, kaasupurkauspommitus) , pintakäsittely jne.) materiaalista. Esimerkiksi puhtaille pinnoille mitä suurempi sileys on, sitä vähemmän vesihöyryä adsorboituu; Paistaminen kuivassa typessä tai ilmassa voi muodostaa tiheän vaaleankeltaisen oksidikalvon ruostumattoman teräksen pinnalle, vähentää kaasun vapautumista ja hapettaa pintasaasteet kaasuksi tai polttaa ne pois; Käytettäessä orgaanisia liuottimia rasvanpoistoon, yksikerroksista pinnan epäpuhtautta ei voida poistaa ja se voidaan poistaa vain paistamalla tyhjiössä. Esimerkiksi paistaminen tyhjiöympäristössä yli 200 asteen lämpötilassa voi tehokkaasti poistaa vesihöyryn, mutta vedyn poistamiseksi tehokkaasti tyhjiöpaistaminen on suoritettava yli 400 asteen lämpötilassa. Materiaaleista vapautuvan kaasun määrää koskevan tutkimuksen perusteella on päästy seuraavaan yksimielisyyteen:
(1) Samankaltaisten materiaalien eri lajikkeet, valmistus- ja esikäsittelymenetelmät vaikuttavat merkittävästi kaasupitoisuuteen;
(2) Useista esikäsittelymenetelmistä paras kaasunpoistovaikutus saavutetaan polttamalla kuivaa vetyä jatyhjiökäsittely(leivonta, hehkutus, sulatus). Asianmukainen pintapinnoitus ja pintakorroosio ovat myös hyödyllisiä. Kemiallisen puhdistuksen vaikutus kaasupäästöjen vähentämiseen ei ole kovin merkittävä, mutta materiaalien ja osien alustavaa kemiallista käsittelyä ei voida jättää huomiotta, jotta vältytään vetyuunin ja tyhjiösäiliön saastumiselta vedyn lisäpolton tai tyhjiökaasunpoiston aikana, mikä voi johtaa uudelleenkontaminaatioon. muista tulevaisuudessa jalostettavista materiaaleista.
(3) Materiaalia, josta on jo poistettu kaasu, ei voi koskea suoraan käsin, muuten se palauttaa kokonaistyhjennysmäärän.
(4) Mitä paksumpi materiaali, sitä alhaisempi lämpötila ja sitä hitaammin kaasun vapautumisnopeus heikkenee. Tämä tilanne on Fickin diffuusiolain mukainen.
