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What contributes to a system’s gas load?

Existem várias contribuições para a carga de gás de um sistema. Em pressões inferiores, a cerca de 0,1 mbar, o mais dominante é frequentemente a "desgaseificação". A desgaseificação é o resultado da dessorção de moléculas previamente adsorvidas, difusão em massa, permeação e vaporização. A adsorção ocorre através de dois processos principais, a fisissorção e a quimissorção, e pode ser descrita usando cinco (ou seis) isotermas de classificação.

De onde vêm as contribuições para a carga de gás?

Observando a taxa de dessorção, a velocidade de bombeamento e a readsorção nas superfícies, pode-se calcular a desgaseificação líquida do sistema.

Como visto no Diagrama 1, as contribuições para a carga de gás de um sistema podem ser provenientes de:

  1. Gás inicial ou "a granel" no sistema
  2. Carga de processo
  3. Fluxo de retorno
  4. Vazamentos
  5. Desgaseificação

Para um sistema vedado em alto vácuo (HV) sem carga de processo, a desgaseificação pode contribuir para até 100% da carga de gás.

Turbo molecular pumper system diagram

Diagrama 1: Cargas de gás em um sistema de vácuo

  1. Carga de processo
  2. Desgaseificação
  3. Vazamentos
  4. Fluxo de retorno
  5. Gás inicial

A contribuição relativa de diferentes espécies para a carga de gás varia com a pressão. Para muitas aplicações de alto vácuo, o vapor de água é a principal preocupação em termos de desgaseificação. No entanto, para alcançar UHV em todos os sistemas de metal, a desgaseificação de H2 é de importância crucial.

A tabela abaixo compartilha as principais cargas típicas de gás em várias pressões.

Pressão (mbar)

Principal carga de gás

Atmosfera

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

10-3

Vapor de água (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 mecanismos principais que contribuem para a desgaseificação

  1. Vaporização do próprio material de superfície real (em metais, isso é insignificante em temperaturas operacionais típicas)
  2. Dessorção – este é o processo inverso da adsorção; a liberação de moléculas ligadas às superfícies da câmara e acessórios internos
  3. Difusão - este é o movimento de moléculas da estrutura interna do material para a superfície
  4. Permeação – este é o movimento de moléculas da atmosfera externa através do volume para a superfície de vácuo

A extensão em que cada um deles contribui para a desgaseificação depende da composição do gás e do material de superfície (e de sua história). As taxas de desgaseificação são uma soma dessas contribuições.

Clique abaixo e saiba mais sobre a desgaseificação