SU1141920A1

SU1141920A1 - Нераспыл емый газопоглотитель

Info

Publication number: SU1141920A1
Application number: SU833667835A
Authority: SU
Inventors: А.К. Баялиев; Ю.М. Пустовойт; В.Л. Столяров
Original assignee: Предприятие П/Я А-1758
Priority date: 1983-11-29
Filing date: 1983-11-29
Publication date: 1985-08-30

Abstract

НЕРАСПЫЛЯЕМЫЙ ГАЗОПОГЛОТИ;ТЕЛЬ , содержащий активный материал, помещенный в защитную об.олочку из материала, проницаемого дл водорода, .отличающийс тем, что, с целью увеличени скорости откачки газопоглотител по водороду, расширени спектра откачиваемых газов и ускорени процесса регенерации, защитна оболочка выполнена из сло паллади , соприкасающегос с поверхностью активного материала по всему микрорельефу, минимальна толщина сло составл ет один мономолекул рный слой, а максимальна толщина определ етс из соотношени oi YFS где К - константа, определ ема процессом диффузии в системе твердое тело - газ, с кг м ; . Р - максимальное давление водорода в стационарном потоке, Па;. (Л Е - теплота диффузии, Дж.кмоль ; R- универсальна газова посто нна , кмоль ; Т- рабоча температура газопоглотител , К; 5 - удельна скорость откачки по водороду, . ;о ю

Description

I1141

Изобретение относитс к вакуумной технике, в частности к нераспьш емым геттерам, и может найти применение как эффективное средство дл создани и поддержани высокого вакуума в раз- 5 личных установках, в том числе в установках термо дерного синтеза.

Известны газопоглотители, представл юшзне собой спеченную или спрессованную смесь порошков на основе ме-Ю таллов из группы Zn, Ti, Th, Та, Hf, Mb, V CO Эти газопоглотители обладают высокоразвитой поверхностью и сравнительно большой сорбционной способностью к активным газам. Одна- 15 ко эти газопоглотители подвержены отравлению вод ным паром, присутствующим в низко- и высоковакуумных системах.

Наиболее близким по техническому 20 решению вл етс нераспып емый газопоглотитель , в котором активный материал заключен в защитную оболочку, селективно пропускающую водород L2j.

Недостатки известной конструкции 25 заключаютс в следующем

-относительно больша толщина стенки оболочки, выполн ющей Фоль конструктивного элемента, что снижает скорость откачки;30

-ограниченный спектр откачиваемых газов - практически откачиваетс один водород,

-мала скорость обезгаживани (регенерации) газопоглотител , что j приводит к увеличению энергозатрат

на этой операции.

Целью изобретени вл етс увеличение скорости откачки газопоглотител по водороду, расширение спектра 4о откачиваемых газов и ускорение процесса регенерации.

Цель достигаетс тем, что в нераспыл емом газопоглотителе, содержащем активный материал, помещенный в за- 45 щитную оболочку из материала, проницаемого дл водорода, защитна оболочка выполнена из сло паллади , соприкасающегос с поверхностью активного материала по всему микрорелье-50 фу, причем минимальна толщина сло паллади составл ет один мономолекул рный слой, а максимальна толщина сло определ етс из соотношени

2RT

К

ui

fTS

202

где К - константа, определ ема процессом диффузии дл данной системы твердое тело-гаэ, с. ;

Р - максимальное давление водорода в стационарном потоке . Па;

Е - теплота диффузии, Дж-кмоль; .Т - рабоча температура палладиевого сло в момент откачки . К;

S - удельна скорость откачки

газопоглотител по водороду,

М3..с-1.м2 .

R- универсальна газова посто нна , Лж-К кмоль .

На фиг. 1 представлена конструкци нераспыл емого газопоглотител , состо ща из металлической ленты 1, слоев активного материала 2 и тонких пленок паллади . Обезгаживани и нагрев гaзoпo лoт,итeл осуществл ютс пр мым пропусканием тока через металлическую подложку 3. На фиг. 2 изображены зависимости скорости откачки по водороду и давлени от температуры .

Пределы толщин сло паллади .определены исход из требований обеспечить увеличение скорости откачки, расширение спектра откачиваемых газов и ускорение процесса регенерации, а также из эксплуатационных требований к газопоглотителю в каждом конкретном случае.

Положительный.эффект от использовани газопоглотител наблюдаетс при -условии сплошности палладиевого покрыти , т.е. его толщина должна быть не менее одного молекул рного сло .

Толщина сло паллади зависит от конкретных эксплуатационных требований и определ етс по приведенному вьшге соотношению.

Так, по требуемой скорости откачки и рабочей температуре можно определить необходимую толщину сло паллади .

Долговечность газопоглотител определ етс в основном скоростью испарени палладиевого-покрыти , т.е. рабочей температурой.

Ниже приводитс пример реализации конструкции нераспыл емого газопоглотител .

На ленту из нержавеющей стали толщиной 0,15 мм и шириной 14 мм

31

наносш с двух сторон методом плазменного напылени порошок титана. Слои имеют толщину 0,15 мм и обладают отношением фактической поверхности к геометрической около 300. Затем в вакууме при давлении инертного газа, например гели , Па с двух сторон напылением с резистивпого источника нанос т пленку паллади толщиной м. Активирование газопоглотител заключаетс в прогреве его при температуре 1000 К в течение 30 мин при давлении не хуже ЫО- Па.

На фиг. 2 показаны графики зави- . симостей ме сду удельной скоростью откачки по водороду (SHp и давлением водорода (PHj) дл титанового и цирконийапюминиевого нераспыл емых геттеров (газопоглотителей) с тонким палладиевым покрытием и без него при различны:: температурах геттеров. По оси абсцисс отложены значени давлени водорода (РН, Па) над поверхностью геттера, а по оси юрдинат значение удельной скорости откачки водорода (Зц , л.с . см). Крива 4 есть зависимость S ц (.(Рц) дл цирконийалюминиевого нераспыл емого геттера с.тонким палладиевым покрытием в диапазоне температур от. 20 до 500°С. Кривые 5 и 6 - аналогичные зависимости дл . титанового нерас пыл емого геттера с тонким палладиевым покрытием при температурах соот

204

ветственно 20 и 400С. Дл сравнени крива 7 изображает зависимость дл цирконийалюминиевого нераспьш емого геттера без папладиевого покрыти при

температуре 400 С.

Физические процессы, сопровождаюрще работу газопоглотител с тонким палладиевым покрытием, не могут быть объ снены как следствие простого

экранировани нераспыл емого геттера избирательной к водороду оболочкой. Така оболочка толщиной уже в несколь .ко микрон, во-первых, уменьшала бы активность газопоглотител по водороДУ (хот бы при комнатной температуре ), и во-вторых, она бы преп тствовала сорбции других газов (СН, СО, С02), чего в эксперименте не наблюдалось . Объ снение эффекта действи

тонкого папладиевого покрыти св зано с состо нием поверхности сло паллади на границе ее контактов с материалом нераспыл емого геттера и наличием самого нераспьш емого геттера .

вблизи этой границы.

Положительный эффект, достигаемый от использовани изобретений, состоит в увеличении скорости откачки газопоглотител по водороду; расширении по сравнению с прототипом спектра откачиваемых газов; стойкости к воздействию вод ного пара; ускорении процесса регенерации с одновременным

сокращением энергозатрат на него.

N

«u :5

Claims

НЕРАСПЫЛЯЕМЫЙ ГАЗОПОГЛОТИ-

ТЕЛЬ, содержащий активный материал, помещенный в защитную оболочку из материала, проницаемого для водорода, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости откачки газопоглотителя по водороду, расширения спектра откачиваемых газов и ускорения процесса регенерации, защитная оболочка выполнена из слоя палладия, соприкасающегося с поверхно стью активного материала по всему микрорельефу, прийем минимальная толщина слоя составляет один мономолекулярный слой, а максимальная толщина определяется из соотношения где К - константа, определяемая процессом диффузии в системе твердое тело - газ, с² кг'¹ м .

Р - максимальное давление водорода в стационарном потоке, §

Па;

Е- теплота диффузии, Дж.кмоль·¹ ;

R- универсальная газовая постоянная, Дж-К~¹ кмоль^-1;

Т— рабочая температура газопоглотителя, К;

5 - удельная скорость откачки по водороду, м¹с^-1м*².

SU ,,.1141920

Фиг 1