Povrchové procesy Plyny obklopující pevné látky jsou vázány do objeu a na povrch - sorbce, nebo jsou z něho uvolňovány - desorbce oba jevy probíhají zároveň Přichycení na povrch.. adsorbce. onoolekulární, ultiolekulární (naalovat) Přichycení do objeu, také plyn v kapalině. absorbce Sorbci urychluje iononizovaný plyn, sorpce ůže být fyzikální(je vratná), nebo cheická (je nevratná) Ve vakuové technice nás zajíají hlavně fyzikální principy Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 1
Neutrální a ionizovaný plyn Ionizace plynu.. ztráta elektronů teple ve vak. tech. se nepoužívá záření - ve vak. tech. se nepoužívá náraze používá se K ionizaci používáe letící elektrony s energií větší jako ionizační Naalovat obrázek ionizace Ionizační potenciál u i = q e.u [ ev] Pro ionizaci je třeba splnit podínku 1 µ 2 ev e U 2 Je snaha, aby ionizace byla co největší, zvětšujee dráhu letu nabitých částic jak ji zvýšit? i q e Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 2
Rozdělení vazeb z hlediska energie Má význa pro vakuovou techniku, souvisí s pokrytí povrchů pevných látek slabá vazba van der Waalsova energie jednotky kj/ol, při vzdálenosti cca 0,4 n středně silná vazba..energie cca 40 až 500 kj/ol, vzdálenost cca 0,1 n silná vazba až 900 kj/ol cheická vazba Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 3
Co způsobuje fyzikální adsorbci Slabé síly, které vznikají ezi neutrálníi částicei a při velkých vzdálenostech Van der Waalsovy síly způsobují fyzikální adsorbci, jednotky kj/ol, délka vazby 0,4 n, složky těchto sil jsou, 1) disperse v důsledku časově závislých odchylek syetrie elektronového obalu F + C = x 2) odpudivé síly v důsledku odpudivých sil ezi záporný elektronový obale a 6 F = B. x ( ) Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 4
Průběh Van der Waals sil a energie vazby Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 5
Další síly způsobující adsorbci a) Nenasycenost povrchu krystalové, nebo kovové řížky Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 6
Další síly způsobující adsorbci b) Dipólové olekuly Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 7
Obsazování povrchů pevných látek základní pojy - zavádíe hotnosti 1 ax = A1 A = A 1 A + 1 A 0 Naalovat obrázek - Použití výrazu pro částicový déšť a střední rychlost dostáváe 1 ax = 1+ ax p. tstr. 2πRT ptstr 2πRT ax = Languirův koef. adsorbce p. β 1+ pβ Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 8
Languirovy izotery p [Pa] Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 9
Povrchová desorbce Částice se uvolňují z povrchu v důsledku tepelných kitů řížky, závisí na tlaku, teplotě, tvaru ateriálu, na povrchu. Vyjádření poocí hotnosti Vyjádření poocí vazební energie des = 0. e t str t t str des = o je hotnost adsorbovaných olekul v čase t 0. e t t ε ads t0 exp RT Desorbce á doinantní úlohu při ultravakuu a vysoké vakuu dlouho trvá dosažení vysokého vakua 0. e ε RT ads Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 10
Odplyňování běhe čerpání Source:A.Roth, Vacuu Technology,Elsevier Science B.V. Asterda 1990 Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 11
Odplyňování různých ateriálů Source:A.Roth, Vacuu Technology,Elsevier Science B.V. Asterda 1990 Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 12
Důsledky a využití povrchových procesů ožnost získat čisté povrchy získávání vysokého vakua konstrukce kryovývěv Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 13
Tlaky nasycených par látek, vypařování a kondenzace ve vakuu Nad povrche kapaliny a pevné látky je ustálený stav odpařování a kondenzace je v rovnováze platí, (naalovat obrázek) dp dt = T Q odp ( ) V 2 V 1 V 2 - obje páry V 1 - obje kapaliny, pevné fáze (ožno zanedbat) Řešení dostáváe Augustovu rovnici závislost tlaku nasycených par na teplotě ln p Qodp 1 =. R T 0 + C = A B T Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 14
Tlaky nasycených par látek, vypařování a kondenzace ve vakuu Je třeba vybírat ateriály s co nejnižší tlake nasycených par Čí vyšší teplota tavení, tí nižší tlak nasycených par Zn Al Cu Ni W 419 o C 660 o C 1357 o C 1455 o C 3422 o C Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 15
Kapilární kondenzace V pórech a trhlinách na povrchu se adsorbované olekuly plynu spojí a vzniká eniskus viz. obrázek. Molekuly jsou vtahovány do adsorbované fáze důsledke je nižší tenze par, než u rovného povrchu. Póry se velice obtížně odplynují proto povrch aparatur usí být perfektně opracován. Vacuu Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 16