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真空材料

2020-01-21

选择适当材料、确保真空系统密封性和减少放气源,是获得并保持真空至为重要的事。而了解真空材料的性质和特点则是选择好材料的前提。

一、对真空材料的性能要求

1.气密性好,不渗漏,不存在多孔性的渗漏源。

2.饱和蒸气压足够低,不致影响系统真空度。

3.材料的吸气尽量少,并且易于除去。

4.化学稳定性好,不易被氧化和腐蚀。

5.温度稳定性好,即在工作温度范围内,其真空性能和机械性能不致变坏。

6.加工容易,经济合算。

二、材料分类

真空技术工作所用材料大致可分三类.

1.结构材料:主要是各种金属和玻璃。金属材料包括低碳钢、铜、铝及其合金等。超高真空则用不锈钢(出气率低)。在易出气材料或玻璃系统内表面涂一层聚四氟乙烯(特氟隆Toflo),可减少气体在内壁表面的物理吸附、可烘烤至375 ℃,使表面气体释放,极限真空度可达2*10-10托。

2.绝球及密封材针:主要是陶瓷、橡胶、塑料、云母片之类。橡胶、塑料等材料记忆效应(吸收氦气等)较严重,使用时应加注意。

3.辅助密封材杆。包括真空封脂、封蜡等。

除上述几类材料外,铜、铝或黄金、银之类可作超高真空之密封垫卷,锢涂在铝的表面可减少与凸缘表面粘着作用,弹性薄膜或波纹管用被磷铜或蒙耐尔(K-Monel)制成,可作机械泵一扩散泵之间连接减震或用于真空阀门。总之随着真空技术研究的进展,新工艺、新材料肯定将不断出现,这是应随时密切注意的。

三、渗透问题

气体通过材料器壁渗透,这个问题在真空技术中是很重要的。因它对超高真空的获得已具有了决定性意义,故目前已形成一个专门研究学科。

玻璃的渗氮性是众所周知的,而金属和陶瓷对某些特定气体的渗漏已正为人们所重视。因此目前超高真空系统均用渗透率很低的材料-不锈钢等来制做了。

四、结构材料的放气

在常温下,真空环境中的材料也会放出气体,与渗透系数相似,出气速率也随温度呈指数性增长,所不同的是一端没有气源补充。它们的存在与系统大小不等地存在泄漏一样,限制了系统极限真空度的提高。

五、吸气剂(消气剂)

在电子管或电真空器件工业生产方面,常利用某种具有较强吸气能力的物质,它与残余气休作用,使真空度大为提高。这种物质多为金属材料,统称为吸气剂或消气剂。使用消气剂,可使排气时间大大缩短,真空度大为提高,从而使自动排气设备的使用成为可能。由于它能持续吸收电真空器件在工作过程中缓慢放出的气体,因而能维持这些电真空器件工作真空度要求,对氧化物阴极、光电阴极及冷阴极电子器件延长寿命,有着特殊重要的作用。

消气剂与气体的相互作用主要是化学反应、物理吸附和吸收。消气剂的种类很多。在所有蒸散型消气剂中,以钡类消气剂用的更多,而在涂敷型消气剂中,则以格、钦、担和饰社合金类较常用,它们又称非蒸散型消气剂。由于钦具有优越的高温吸气性能和蒸散吸气特性,目前已发展成为钦泵,应用于无油类真空泵。

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