Uitgassen in vacuümsystemen reduceren 18 januari 2022

Er zijn vier belangrijke manieren om uitgassen in uw vacuümsysteem te verminderen. Dit zijn: reiniging en behandeling, oppervlaktebehandeling, passivering en zuivering en terugvulling. In deze blog gaan we dieper in op elk van deze methodes.

Er zijn vier belangrijke manieren om uitgassen in uw vacuümsysteem te verminderen. Dit zijn: reiniging en behandeling, oppervlaktebehandeling, passivering en zuivering en terugvulling. In deze blog gaan we dieper in op elk van deze methodes.

Deze omvatten relatief eenvoudige methoden die een korte tijd in beslag nemen en meestal op afzonderlijke onderdelen ex-situ worden uitgevoerd. Ze zijn effectief tegen grove en fijne oppervlakteverontreiniging en kunnen de uitgassingssnelheid met 50% tot vijf ordes van grootte verlagen. Een goede materiaalvoorbereiding is essentieel om lage uitgassingssnelheden te bereiken en UHV te bereiken. 

Over het algemeen omvat het reinigingsproces de volgende stappen:

1. Grove verontreinigingen zoals roest, vet of verf verwijderen
2. Verwijder fijne verontreinigingen zoals oliën, snijsmeermiddelen en geadsorbeerde soorten zoals water
3. Waterstof uit de bulkmaterialen verwijderen (de meeste metalen) 

Deze reiniging moet worden gevolgd door uitbakken voor een lagere uitgassingssnelheid. Dit vermindert uitgassen effectief door een glad oppervlak te creëren. 

Het is belangrijk dat de items zorgvuldig worden behandeld zodra de materiaalvoorbereiding is begonnen. Dit voorkomt besmetting, omdat het desorberen van een set vingerafdrukken (bijvoorbeeld) meerdere dagen kan duren. De lengte van de blootstelling aan vocht moet zoveel mogelijk worden beperkt.

Oppervlaktebehandelingen verminderen het oppervlak door de ruwheid te verminderen; de meest voorkomende technieken zijn mechanisch polijsten en elektrolytisch polijsten. 
 
Mechanisch polijsten is vaak een van de eerste materiaalbehandelingen die wordt gebruikt om grove verontreinigingen te verwijderen, terwijl elektrolytisch polijsten een amorfe oppervlaktelaag vervangt door een geordende oxidelaag. Elektropolijsten is bijzonder effectief tegen waterstof/koolwaterstoffen. Het netto-effect van het verminderen van de oppervlakteruwheid wordt hieronder weergegeven in diagram vier. 
 
Bij roestvrij staal met een typische uitgassingssnelheid van ~2e-7 mbar/s/cm2 vermindert elektropoleren de uitgassing met een factor 30.Mechanisch polijsten vermindert de uitgassing met een factor 50 en een uitbrandtijd van 30 uur bij 250 °C met een factor meer dan 70.000. 

Passivering via coatings creëert een barrièrelaag tegen de adsorptie en permeatie van verontreinigingen. Coatings worden meestal aangebracht via CVD, PVD of sputtercoating bij verhoogde temperatuur (200-500 °C) en kunnen:

• Passief – een eenvoudige barrière
• Actief – gassen (H2, CO, H2O, O2 en N2) uit de kamer pompen en opvangen. Deze (NEG) coatings vereisen periodieke activering door warmte om oppervlaktegebieden vrij te houden.

Zoals gezegd is bake-out een van de meest gebruikte en betrouwbare passiveringstechnieken.  

Van 100-500 °C is nodig om waterdamp te verwijderen; hogere temperaturen tot 1000 °C zijn nodig om waterstof uit de bulk van het materiaal te verwijderen. 
 
Langer en herhaald bakken leidt tot lagere uitgassingssnelheden, zoals te zien is in de onderstaande grafiek.

Een constante stroom droog gas door de kamer kan verontreinigingen verwijderen en de waterdampconcentratie verlagen. Zelfs een korte spoeling is effectief om uitgassing te verminderen. Nadat een zuiveringsstroom is gestopt, kan de vochtigheid binnen enkele uren oplopen tot meer dan 30%.

Terugvullen, of ontluchten, met N2 kan ook waterdamp verminderen voor systemen die regelmatig in de atmosfeer vrijkomen – zoals weergegeven in de bovenstaande grafiek. Een relatief nieuwe techniek voor uitbakken/zuiveren maakt gebruik van pomp-/zuiveringscycli met inert gas tijdens het uitbakken en zorgt voor een snellere uitbaktijd.

Ontgassing kan het haalbare vacuüm in een systeem beperken en is vaak de belangrijkste gasbron in HV en UHV. Er zijn verschillende technieken om uitgassen zoveel mogelijk te beperken. Dit omvat maatregelen die ex-situ moeten worden genomen, zoals oppervlaktereiniging en -behandelingen en ontluchtingsreinigingscycli en uitbakken van het systeem.

Ongeacht uw toepassing en de vereisten van uw vacuümsysteem kunnen wij deskundige analyses en aanbevelingen leveren om ervoor te zorgen dat uw vacuümsysteem betrouwbaar is en voor het doel is gebouwd.