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Four ways to reduce outgassing in vacuum systems

Há quatro maneiras principais de reduzir a desgaseificação em seu sistema de vácuo. São elas: limpeza e manuseio (aquecimento), tratamento de superfície, passivação, e purga e enchimento. Nesta nota de aplicação, analisaremos mais detalhadamente cada um desses métodos.

1. Limpeza e manuseio

Essas técnicas incluem métodos relativamente simples que exigem pouco tempo e são principalmente realizados em peças individuais ex-situ. Eles são eficazes contra a contaminação de superfícies grossas e fina e podem reduzir as taxas de desgaseificação em algo em torno de 50% a cinco ordens de magnitude. A preparação adequada do material é vital para atingir baixas taxas de desgaseificação e alcançar UHV.

A limpeza deve ser seguida por aquecimento para taxas de desgaseificação reduzidas. É importante que os itens sejam manuseados com cuidado após o início da preparação do material. Isso impede a contaminação, pois um conjunto de impressões digitais (por exemplo) pode levar vários dias para dessorção. O período de tempo em que há exposição à umidade deve ser limitado sempre que possível.

Cleaning and handling

Diagrama 1: Um exemplo de limpeza; Limpeza de descarga de brilho1

2. Tratamento de superfície

Os tratamentos de superfície reduzem a área de superfície líquida reduzindo a aspereza; as técnicas mais comuns são o polimento mecânico e o eletropolimento.

O polimento mecânico geralmente é um dos primeiros tratamentos de materiais usado para remover contaminantes brutos, enquanto o eletropolimento substitui uma camada de superfície amorfa por uma camada de óxido ordenada. O eletropolimento é particularmente eficaz contra hidrogênio/hidrocarbonetos. O efeito líquido de redução da aspereza da superfície é mostrado abaixo no diagrama dois.

Surface treatment

Diagrama 2: Efeito da aspereza da superfície na desgaseificação2

3. Passivação

A passivação através de revestimentos cria uma camada de barreira contra a adsorção e a permeação de contaminantes. Os revestimentos geralmente são aplicados via CVD, PVD ou revestimento pulverizador em temperatura elevada (200-500°C) e podem ser:

  • Passivo - uma barreira simples
  • Ativo – bombeando gases (H2, CO, H2O, O2 e N2) da câmara e prendendo-os. Esses revestimentos (absorvedores não evaporáveis) requerem ativação periódica por calor para manter os locais de superfície livres.
Passivation

Diagrama 3: Ciclo de aquecimento

4. Purga e enchimento

Um fluxo constante de um gás seco através da câmara pode remover a contaminação e reduzir a concentração de vapor de água. Mesmo uma purga curta é eficaz na redução da desgaseificação. Após a interrupção do fluxo de purga, a umidade pode subir para mais de 30% em poucas horas. Você pode ver esses efeitos representados no gráfico.

O enchimento ou ventilação com N2 também pode reduzir o vapor de água para sistemas regularmente liberados para atmosfera, conforme mostrado no diagrama 4. Uma técnica relativamente nova de aquecimento/purga usa ciclos de bombeamento/purga de gás inerte durante o aquecimento e proporciona um aquecimento mais rápido, conforme mostrado no diagrama 5.

vent-purge cycling effect on outgassing

Diagrama 4: Efeito do ciclo de ventilação/purga na desgaseificação

Bake with purge gas and pressure cycling

Diagrama 5: Aquecimento com gás de purga e ciclo de pressão3