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What contributes to a system’s gas load?

Esistono diversi contributi al carico di gas di un sistema. A pressioni inferiori a circa 0,1 mbar, spesso predomina il "degasaggio". Il degasaggio è il risultato del desorbimento di molecole adsorbite in precedenza, della diffusione di materiale sfuso, della permeazione e della vaporizzazione. L'adsorbimento avviene attraverso due processi principali, ovvero l'adsorbimento fisico e il chemiadsorbimento, e può essere descritto utilizzando cinque (o sei) isoterme di classificazione.

Da dove provengono i contributi al carico di gas?

Osservando il tasso di desorbimento, la velocità di pompaggio e il re-adsorbimento sulle superfici, è possibile calcolare il degasaggio netto del sistema.

Come illustrato nello schema 1, i contributi al carico di gas di un sistema possono provenire da:

  1. Gas iniziale o "alla rinfusa" nel sistema
  2. Carico del processo
  3. Flusso inverso
  4. Perdite
  5. Degasaggio

Per un sistema a tenuta stagna in condizioni di alto vuoto (HV) senza carico di processo, il degasaggio può contribuire fino al 100% del carico di gas.

Turbo molecular pumper system diagram

Schema 1: carichi di gas in un sistema per vuoto

  1. Carico del processo
  2. Degasaggio
  3. Perdite
  4. Flusso inverso
  5. Gas iniziale

Il contributo relativo di diverse specie al carico di gas varia in base alla pressione. Per numerose applicazioni ad alto vuoto, il vapore acqueo è il problema principale in termini di degasaggio. Tuttavia, per ottenere un ultra alto vuoto in tutti i sistemi metallici, il degasaggio di H2 è fondamentale.

La tabella seguente riporta i carichi di gas principali tipici a varie pressioni.

Pressione (mbar)

Carico di gas principale

Atmosfera

Aria (N2, O2, H2O, Ar, CO2)

10-3

Vapore acqueo (75-95%), N2, O2

10-6

H2O, CO, CO2, N2

10-9

CO, H2, CO2, H2O

10-10

H2, CO

10-11

H2, CO

4 meccanismi principali che contribuiscono al degasaggio

  1. Vaporizzazione dell'effettivo materiale di superficie (nei metalli alla tipica temperatura di esercizio è trascurabile)
  2. Desorbimento: è il processo inverso dell'adsorbimento; il rilascio di molecole legate sulle superfici della camera e dei dispositivi interni per il trasporto
  3. Diffusione: è il movimento delle molecole dalla struttura interna del materiale verso la superficie
  4. Permeazione: è il movimento delle molecole dall'atmosfera esterna attraverso la massa verso la superficie del vuoto

La misura in cui ciascuno di questi meccanismi contribuisce al degasaggio dipende dalla composizione del gas e del materiale della superficie (e della sua storia). I tassi di degasaggio sono l'insieme di questi contributi.

Fai clic qui sotto per ulteriori informazioni sul degasaggio.