Die Gaslast eines Systems hängt von mehreren Faktoren ab. Bei einem Druck von weniger als ca. 0,1 mbar ist oft die „Ausgasung“ vorherrschend. Die Ausgasung ist das Ergebnis der Desorption zuvor adsorbierter Moleküle, der Massendiffusion, der Permeation und der Verdampfung. Die Adsorption erfolgt über zwei Hauptprozesse: Physisorption und Chemisorption. Sie kann anhand von fünf (oder sechs) klassifizierenden Isothermen beschrieben werden.
Die Netto-Ausgasung des Systems lässt sich unter Berücksichtigung der Desorptionsrate, des Saugvermögens und der erneuten Adsorption an Oberflächen berechnen.
Wie auf Abbildung 1 zu sehen ist, können Beiträge zur Gaslast eines Systems aus folgenden Gründen entstehen:
Bei einem leckdichten Hochvakuumsystem (HV) ohne Prozesslast kann die Ausgasung bis zu 100 % der Gaslast ausmachen.
Abbildung 1: Gaslasten in einem Vakuumsystem
Der relative Beitrag der verschiedenen Arten zur Gaslast variiert mit dem Druck. Bei vielen HV-Anwendungen ist Wasserdampf das Hauptproblem in Bezug auf die Ausgasung. Um jedoch in allen Metallsystemen UHV zu erreichen, ist die H2-Ausgasung von entscheidender Bedeutung.
In der folgenden Tabelle sind die wichtigsten typischen Gaslasten bei verschiedenen Drücken aufgeführt.
Druck (mbar) |
Wichtigste Gaslast |
Atmosphäre |
Luft (N2, O2, H2O, Ar, CO2) |
10-3 |
Wasserdampf (75–95 %), N2, O2 |
10-6 |
H2O, CO, CO2, N2 |
10-9 |
CO, H2, CO2, H2O |
10-10 |
H2, CO |
10-11 |
H2, CO |
Das Ausmaß, in dem jeder dieser Faktoren zur Ausgasung beiträgt, hängt sowohl von der Zusammensetzung des Gases als auch der des Oberflächenmaterials (und dessen Vorgeschichte) ab. Ausgasungsraten sind eine Summe dieser Beiträge.
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