Cách giảm khí thải trong hệ thống chân không Ngày 18 tháng 1 năm 2022

Có bốn cách chính mà bạn có thể giảm khí thải trong hệ thống chân không của mình. Các biện pháp này bao gồm: vệ sinh và xử lý, xử lý bề mặt, thụ động hóa, làm sạch và đổ đầy lại. Trong blog này, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn từng phương pháp này.

Có bốn cách chính mà bạn có thể giảm khí thải trong hệ thống chân không của mình. Các biện pháp này bao gồm: vệ sinh và xử lý, xử lý bề mặt, thụ động hóa, làm sạch và đổ đầy lại. Trong blog này, chúng ta sẽ xem xét kỹ hơn từng phương pháp này.

Các phương pháp này bao gồm các phương pháp tương đối đơn giản, mất thời gian ngắn và chủ yếu được thực hiện trên các bộ phận riêng lẻ tại chỗ. Chúng có hiệu quả chống ô nhiễm bề mặt thô và mịn và có thể giảm tỷ lệ thoát khí từ 50% đến năm cường độ. Chuẩn bị vật liệu đúng cách rất quan trọng để đạt được tốc độ thoát khí thấp và đạt được UHV. 

Thông thường, quy trình vệ sinh sẽ bao gồm các bước sau:

1. Loại bỏ các tạp chất lớn như gỉ sét, mỡ hoặc sơn
2. Loại bỏ các chất ô nhiễm mịn như dầu, chất bôi trơn cắt và các loại hấp thụ như nước
3. Loại bỏ hydro khỏi nguyên liệu rời (hầu hết các kim loại) 

Sau quy trình vệ sinh này nên làm khô để giảm tốc độ thoát khí. Điều này làm giảm hiệu quả sự thoát khí bằng cách tạo ra một bề mặt nhẵn. 

Điều quan trọng là các vật dụng phải được xử lý cẩn thận sau khi bắt đầu chuẩn bị vật liệu. Điều này ngăn ngừa nhiễm bẩn, vì một bộ dấu vân tay (ví dụ) có thể mất vài ngày để giải hấp. Khoảng thời gian tiếp xúc với độ ẩm nên được giới hạn bất cứ khi nào có thể.

Xử lý bề mặt làm giảm diện tích bề mặt bằng cách giảm độ nhám; các kỹ thuật phổ biến nhất là đánh bóng cơ học và đánh bóng điện tử. 
 
Đánh bóng cơ học thường là một trong những phương pháp xử lý vật liệu đầu tiên được sử dụng để loại bỏ các tạp chất lớn, trong khi đánh bóng điện tử thay thế một lớp bề mặt vô định hình bằng một lớp oxit theo thứ tự. Đánh bóng điện cực đặc biệt hiệu quả với hydro/hydrocarbon. Hiệu quả ròng của việc giảm độ nhám bề mặt được thể hiện dưới đây trong sơ đồ bốn. 
 
Ví dụ, đối với thép không gỉ có tốc độ thoát khí điển hình là ~2e-⁷ mbar/s/cm2, đánh bóng điện tử sẽ giảm thoát khí bằng hệ số 30. Trong khi đó, đánh bóng cơ học sẽ giảm thoát khí bằng hệ số 50 và nung 30 giờ ở 250°C bằng hệ số hơn 70.000. 

Sự thụ động hóa thông qua lớp phủ tạo ra một lớp rào cản chống lại sự hấp thụ và thẩm thấu của tạp chất. Các lớp phủ thường được áp dụng thông qua lớp phủ CVD, PVD hoặc phún xạ ở nhiệt độ cao (200-500°C) và có thể là:

• Thụ động - một rào cản đơn giản
• Hoạt động - bơm khí (H2, CO, H2O, O2 và N2) ra khỏi khoang và bẫy chúng. Các lớp phủ (NEG) này yêu cầu kích hoạt định kỳ bằng nhiệt để giữ cho các vị trí bề mặt không bị nhiễm bẩn.

Như đã đề cập, nung là một trong những kỹ thuật thụ động hóa được sử dụng phổ biến và đáng tin cậy nhất.  

Từ 100-500°C là cần thiết để loại bỏ hơi nước; nhiệt độ cao hơn lên đến 1000°C là cần thiết để loại bỏ hydro khỏi khối lượng lớn vật liệu. 
 
Nướng lâu hơn và lặp đi lặp lại dẫn đến tỷ lệ thoát khí thấp hơn, như minh họa trong đồ thị dưới đây.

Luồng khí khô liên tục đi qua buồng có thể loại bỏ tạp chất và giảm nồng độ hơi nước. Ngay cả quy trình làm sạch ngắn cũng có hiệu quả trong việc giảm khử khí. Sau khi dòng xả ngừng, độ ẩm có thể tăng lên trên 30% trong vài giờ.

Nạp lại, hoặc thông khí, bằng N2 cũng có thể làm giảm hơi nước cho các hệ thống thường xuyên thoát ra ngoài không khí - như minh họa trong đồ thị trên. Kỹ thuật nung/xả tương đối mới sử dụng chu kỳ bơm/xả khí trơ trong quá trình nung và cho phép nung nhanh hơn.

Khử khí có thể hạn chế chân không có thể đạt được trong một hệ thống và thường là nguồn khí quan trọng nhất trong HV và UHV. Có một số kỹ thuật để giảm lượng khí thải ra càng nhiều càng tốt. Các biện pháp này bao gồm các hành động cần thực hiện tại chỗ như vệ sinh và xử lý bề mặt, chu kỳ xả khí và làm khô hệ thống.

Bất kể ứng dụng và yêu cầu hệ thống chân không của bạn là gì, chúng tôi đều có thể cung cấp phân tích chuyên môn và khuyến nghị để đảm bảo hệ thống chân không của bạn đáng tin cậy và được chế tạo theo mục đích.