진공 재료 선택 시 고려해야 할 주요 요소

가스 투과성

가스가 밀도가 높은 쪽에서 밀도가 낮은 쪽으로 고체 장벽층을 관통, 확산, 통과 및 넘쳐나는 과정을 침투라고 합니다.

투과성은 가스의 종류와 재료에 따라 달라집니다. 금속의 경우 일부 금속(스테인리스강, 구리, 알루미늄, 몰리브덴 등)의 가스 투과 계수는 매우 작아서 대부분의 실제 응용 분야에서 무시할 수 있지만 수소는 철, 니켈 등과 같은 일부 금속에 대해 높은 투과성을 가지고 있습니다. 강철에 대한 수소의 투과성은 탄소 함량이 증가함에 따라 증가하므로 진공 챔버 재료로 저탄소 강철을 선택하는 것이 좋습니다. 또한 수소는 팔라듐을 투과하기 쉽고 산소는 은을 주조하기 쉬운 등 일부 금속은 가스의 선택적 투과성을 가지고 있습니다. 이 특성은 가스 정화 및 진공 누출 감지에 사용할 수 있습니다.

유리 및 세라믹에 대한 가스의 투과는 일반적으로 분자 상태의 형태로 수행되며 투과 과정은 가스 분자의 직경 및 재료 내부의 미세 기공 크기와 관련이 있습니다. 순수 실리카를 함유한 석영 유리의 미세 기공 직경은 약 0.4nm이며, 알칼리 금속 이온(칼륨, 나트륨, 바륨 등)이 미세 기공에 채워져 있기 때문에 다른 유리의 유효 기공 직경은 감소하여 가스가 석영 유리에는 더 많이 투과하고 다른 유리에는 덜 투과합니다. 헬륨 분자의 직경은 모든 종류의 분자 중에서 가장 작기 때문에 기체-고체 커플 중 석영 유리로의 헬륨 투과가 가장 큽니다.

가스가 유기 물질(예: 고무 및 플라스틱)로 침투하는 것은 일반적으로 분자 상태에서 이루어집니다. 유기 물질의 기공이 더 크기 때문에 유기 물질에 대한 가스의 투과성은 유리와 금속보다 훨씬 큽니다.

재료의 가스 제거 특성

모든 고체 물질은 제조 공정과 대기 중에 일부 가스를 용해하고 흡수할 수 있습니다. 재료가 진공 상태에 놓이면 원래의 동적 균형이 파괴되고 재료는 용해 및 탈착으로 인해 공기를 방출합니다. 일반적으로 사용되는 배기 가스 비율 단위는 Pa * L/(s * cm2)입니다. 배출 속도는 일반적으로 재료의 가스 함량과 온도, 총 가스 배출량에 따라 양수입니다: 부피 함량을 고려할 경우 Pa * L/cm2를 사용할 수 있습니다.

실온 가스 제거

대부분의 유기 물질은 주로 수증기로 구성되어 있으며, 이는 포기율이 높고 시간이 지남에 따라 감쇠가 느린 것이 특징입니다. 따라서 일반적으로 진공 용기의 내부 부품에는 적합하지 않습니다. 유리와 세라믹의 상온 공기 방출은 주로 표면에서 발생하며 주요 공기 방출 성분은 수증기이고 그다음은 CO와 CO2입니다. 베이킹 및 가열 후 유리 표면의 산화막에있는 수증기를 기본적으로 제거 할 수 있으며 실온에서 공기 방출 속도를 크게 줄일 수 있습니다.

고온 가스 제거

몰리브덴 전극, 탄탈륨 타겟, 붕소 증발원, 가열 장치 및 기타 장비와 같은 일부 구조 재료는 진공 시스템 공정에서 종종 고온 상태에 있습니다. 일반적으로 물질의 고온 호기는 주로 신체의 확산 과정에 의해 결정되며 표면에서 탈착 된 가스의 양은 전체 호기의 작은 부분 만 차지한다고 믿어집니다. 확산 과정을 가속화하는 것 외에도 유리, 세라믹 및 운모의 고온 탈기는 실온 탈기와 근본적으로 다르지 않습니다. 그러나 금속의 고온 몸체에서 확산되는 가스는 다릅니다. 금속에 용해된 가스는 원자이기 때문에 진공 상태에서 방출되는 분자 가스는 일반적으로 표면 반응에 의해 형성됩니다. 일부 금속(예: Ni 및 Fe)은 주로 체내 산소 확산에 의해 제어됩니다. 따라서 금속의 탈탄소는 CO 및 CO2 배출을 줄일 수 있습니다.

유리, 금속 표면층은 또한 고온 가스의 중요한 공급원이므로 화학 세척, 유기 증기 탈지, 연마, 부식, 대기 베이킹 산화와 같은 다양한 표면 처리 공정을 사용하면 재료의 가스를 크게 줄일 수 있습니다. 또한 재료의 가스 제거 속도는 경험한 가스 제거 시간과 관련이 있을 뿐만 아니라 재료의 표면 전처리 방법 및 표면 상태와도 큰 관련이 있습니다. 예를 들어, 그리스를 제거하기 위해 유기 용매로 표면을 청소할 때 표면의 단일 분자 층의 오염은 제거할 수 없으며 진공 상태에서 베이킹해야만 제거할 수 있습니다.

재료의 증기압 및 증발 속도

진공 기술에서 재료의 증기압과 증발(승화) 속도는 중요한 매개변수입니다. 예를 들어 진공 그리스 및 진공 조절 핫 필라멘트의 포화 증기압은 진공도 제한의 근원이 될 수 있으며, 진공 코팅 재료 및 게터의 승화 속도는 진공 코팅 장비 및 게터 펌프 설계 시 고려해야 할 파라미터이고, 극저온 액화가스의 포화 증기압은 극저온 응축 펌프의 한계 압력과 관련된 파라미터입니다.

당연히 진공 시스템의 작동 온도 범위에서 증기압이 높은 재료는 사용할 수 없습니다. 작동 온도 범위에서 진공을 마주하는 모든 재료의 포화 증기압은 충분히 낮아야 하며 진공 시스템은 자체 증기압 또는 배기 가스의 특성으로 인해 필요한 작동 진공도에 도달하지 못하면 안 됩니다. 실온에서 일부 재료의 증기압은 낮거나 때로는 감지할 수 없지만, 온도가 상승하면 결국 증기압이 측정값으로 상승할 수 있습니다.