Vyhrievacia platňa, ktorá spoľahlivo funguje v okolitom vzduchu, môže ohroziť vysoko{0}}vákuovú komoru na hodiny alebo dokonca dni nepretržitým uvoľňovaním adsorbovanej vlhkosti a prchavých organických zlúčenín. Výber zariadenia pre vákuové služby je v podstate proces eliminácie akéhokoľvek materiálu, ktorý nedokáže udržať čisté, ultra{2}}nízko{3}}tlakové prostredie na úrovni miliardtiny---atmosféry.
Vo vákuových systémoch nie je výkon definovaný iba schopnosťou ohrevu. Je definovaná tým, ako málo štruktúra prispieva k zaťaženiu plynom, kontaminácii a oneskoreniu odčerpania-. Výber apovlak materiálu vykurovacej dosky vysoký vákuum nízke odplyňovaniesa preto stáva disciplínou obmedzenia materiálu a riadeného povrchového inžinierstva.
Výber základného materiálu pre vákuové ohrievacie platne
Nerezová oceľ 316L ako štandardná základná línia
Vo väčšine-tepelných systémov s vysokým vákuom sa nehrdzavejúca oceľ 316L považuje za predvolený konštrukčný materiál.
Medzi jeho výhody patrí:
Veľmi nízke vnútorné odplyňovanie po správnom vyčistení
Vysoká mechanická stabilita pri tepelných cykloch
Vynikajúca odolnosť proti korózii
Kompatibilita s postupmi vákuového pečenia-
Minimálna permeácia plynov pri správnom spracovaní
Keď je nehrdzavejúca oceľ podrobená vákuovému{0}}čisteniu a elektrolytickému lešteniu, vykazuje extrémne nízku rýchlosť uvoľňovania plynov, vďaka čomu je vhodná do prostredia s ultra-vysokým vákuom (UHV).
Kondicionovanie povrchu hrá rozhodujúcu úlohu. Elektrolyticky leštený 316L poskytuje hladký,-energetický povrch, ktorý znižuje adsorpčné miesta pre vodu a uhľovodíky.
Vákuový-hliník pre ľahké systémy
Zliatiny hliníka sa tiež používajú vo vákuových vykurovacích platniach, kde je dôležité zníženie hmotnosti a tepelná odozva.
Hliník však vyžaduje starostlivú prípravu povrchu:
Uprednostňuje sa elektro-leštenie
Môžu sa použiť vákuovo{0}}kompatibilné chemické konverzné nátery
Pórovitosť povrchu musí byť minimalizovaná
Štandardné eloxovanie je vo všeobecnosti nevhodné pre prevádzku s vysokým vákuom. Porézna oxidová štruktúra sa správa ako špongia, zachytáva vlhkosť a uhľovodíky, ktoré sa počas prevádzky pomaly uvoľňujú.
To vedie k predĺženým{0}}odstávkam pumpy a nestabilným podmienkam vákua.
Povrchové nátery a kompatibilita
Tenké PFA nátery na chemickú ochranu
V niektorých aplikáciách sa môže použiť veľmi tenký PFA (perfluóralkoxy) povlak na chemickú odolnosť.
Pri správnej aplikácii a vákuovom{0}}pečení PFA ponúka:
Relatívne nízka priepustnosť pre plyny
Chemická inertnosť
Stabilné správanie pri miernych teplotách
Hrúbka náteru však musí zostať minimálna. Hrubým fluórpolymérnym vrstvám sa zvyčajne vyhýbame, pretože zachytené plyny v polymérnej matrici sa môžu postupne uvoľňovať za podmienok vákua.
Tento efekt zvyšuje odplyňovaciu záťaž a oneskoruje stabilizáciu tlaku v komore.
Materiály, ktorým je potrebné sa vyhnúť vo vákuových systémoch
Niektoré materiály sú zásadne nekompatibilné spovlak materiálu vykurovacej dosky vysoký vákuum nízke odplyňovaniepožiadavky.
Medzi bežne vylúčené materiály patria:
Štandardná PTFE doska alebo hrubé striekané PTFE povlaky
Organické farby a polymérne-nátery
Lepidlá a spojivá
Mazivá a tuky na exponovaných miestach
Izolácia vodičov, ktorá nie je -vákuová{1}
Porézne vrstvy eloxovaného hliníka
Najmä o PTFE je známe, že absorbuje malé molekuly a v priebehu času ich pomaly uvoľňuje, čím sa predlžuje{0}}odčerpávanie a kontaminujú citlivé vákuové procesy.
Princípy návrhu vykurovacích platní s nízkym-odplyňovaním
Minimalizácia zachytených objemov
Vo vákuovej komore je každý objekt potenciálnym žiaričom plynu.
Geometria návrhu sa preto musí vyhnúť:
Slepé otvory bez vetracích ciest
Uzavreté dutiny
Prekrývajúce sa utesnené medzery
Neventilované závitové funkcie
Všetky vnútorné dutiny musia byť odvzdušnené, aby sa umožnilo odvádzanie plynu počas cyklov odčerpania-a vypaľovania{1}}.
Vetranie a mechanické prevedenie
Všetky závitové spojenia by mali byť odvetrávané cez krížové{0}otvory alebo štrbiny. To zabraňuje virtuálnym únikom spôsobeným zachytenými vzduchovými vreckami, ktoré pomaly uvoľňujú plyn v priebehu času.
Kedykoľvek je to možné, uprednostňujú sa zvárané alebo spájkované konštrukcie pred mechanickými zostavami.
Vákuové pečenie-Požiadavky na testovanie úniku a úniku
Tepelná úprava pred servisom
Kritickým krokom v akomkoľvek vákuovom-systéme vyhrievacích platní je po-výrobe vákuové vypaľovanie-.
Tento proces:
Odvádza absorbovanú vlhkosť
Odstraňuje prchavé organické zvyšky
Stabilizuje povrchovú chémiu
Znižuje-dlhodobé miery odplynenia
Teploty vypaľovania-sú zvyčajne špecifikované nad plánovanou prevádzkovou teplotou, aby sa zabezpečila úplná úprava všetkých materiálov.
Testovanie úniku hélia
Héliová hmotnostná spektrometria sa používa na overenie integrity systému.
Tento proces zisťuje:
Skutočné netesnosti cez spoje alebo zvary
Virtuálne úniky zo zachytených objemov
Mikro-trhliny vo zváraných konštrukciách
Systém možno považovať za vhodný na prevádzku s vysokým alebo ultra{0}}vysokým vákuom až po absolvovaní testu netesnosti héliom.
Normy výkonu odplynenia
Požiadavky ASTM E595
Ne{0}}kovové materiály používané vo vákuových systémoch sa často hodnotia podľa kritérií ASTM E595.
Typické akceptačné limity zahŕňajú:
Celková strata hmotnosti (TML): menej ako 1,0 %
Zozbieraný prchavý kondenzovateľný materiál (CVCM): menej ako 0,1 %
Tieto parametre zabezpečujú, že materiály nebudú uvoľňovať nadmerné prchavé zlúčeniny vo vákuu a pri zvýšených teplotách.
Správanie vyčistených kovov
Správne spracované kovy, ako je nehrdzavejúca oceľ a hliník, vykazujú extrémne nízku rýchlosť odplynenia, keď:
Dôkladne vyčistené
Pečené vo vákuu
Správne pasivované alebo elektrolyticky leštené
Kovové povrchy sú preto preferovaným konštrukčným základom pre vákuové vykurovacie platne.
Prevádzkové úvahy vo vákuovom prostredí
Každý povrch ako zdroj plynu
Vo vákuovom inžinierstve každý exponovaný povrch prispieva k celkovej plynovej záťaži.
Dokonca aj vrstvy stopovej kontaminácie môžu dominovať správaniu systému v počiatočných fázach-odčerpávania.
Výsledkom je, že výber materiálu je menej o zvyšovaní výkonu a viac o eliminácii zbytočných prispievateľov k vývoju plynu.
Tepelné cyklické efekty
Opakované cykly zahrievania a chladenia môžu poháňať difúziu zachytených plynov z podpovrchových vrstiev. Materiály s poréznou štruktúrou alebo polymérnymi inklúziami majú tendenciu sa časom zhoršovať, zatiaľ čo husté kovové povrchy zostávajú stabilné.
Záver
Výber ohrievacej platne pre vákuové aplikácie si vyžaduje mimoriadne disciplinovaný prístup k materiálovému a povrchovému inžinierstvu. Optimálne riešenie prepovlak materiálu vykurovacej dosky vysoký vákuum nízke odplyňovaniesystémy sú zvyčajne založené na nehrdzavejúcej oceli 316L alebo vákuovom -hliníku, v prípade potreby v kombinácii s elektrolyticky leštenými alebo starostlivo kontrolovanými tenkými povlakmi.
Materiály ako štandardný PTFE, lepidlá, mazivá a porézne eloxované povrchové úpravy sa vyhýbajú kvôli pretrvávajúcemu odplynovaniu a zadržiavaniu vlhkosti. Namiesto toho sa výkon dosahuje prostredníctvom čistoty, štrukturálnej jednoduchosti a kontrolovanej chémie povrchu.
Povinné vákuové vypaľovanie-a testovanie netesnosti héliom zaisťuje, že všetky zvyškové prchavé látky a virtuálne netesnosti sú pred prevádzkou odstránené.
V konečnom dôsledku je vysoko{0}}vákuová vykurovacia platňa definovaná extrémnou materiálovou disciplínou. V takýchto prostrediach je absencia nepotrebného materiálu primárnou výkonnostnou výhodou a čistota sa stáva nielen požiadavkou procesu, ale aj merateľnou fyzikálnou vlastnosťou riadiacou stabilitu systému.
