Факторы, способствующие поглощению газов твердыми телами
Помимо тех общих соображений, которые в предыдущем параграфе высказаны относительно влияния на все виды поглощения газов таких факторов, как состояние поверхности твердого тела, температура и давление, необходимо отметить ряд особых факторов, которые также используются для ускорения поглощения. К ним относятся: испарение твердого тела в вакууме и осаждение его в виде налета на стенках электровакуумного прибора, ионизация газа и пребывание газа в диссоциированном состоянии.
Если какое-либо твердое вещество, специально введенное в электровакуумный прибор для поглощения остаточных газов и паров (.5-13), подвергается испарению в процессе изготовления прибора, то, будучи в парообразном состоянии, это вещество является весьма эффективным поглотителем; образующийся на стеклянных стенках свежий чистый слой или налет из осадившихся паров также может быть активным поглотителем газов, но уже гораздо менее эффективным, чем в парообразном состоянии.
Металлическая деталь в электровакуумном приборе может в процессе его работы нагреваться до температуры, достаточной для медленного, но заметного испарения металла. В этом случае пары металла на своем пути к ближайшей -более холодной поверхности конденсации также поглощают остаточные газы и пары и улучшают первоначально достигнутый вакуум в приборе или снижают парциальное давление газообразных примесей к основному (обычно инертному) газу наполнения.
Например, в электронных лампах с вольфрамовым катодом или в вакуумных лампах накаливания с вольфрамовой спиралью наблюдается постепенное снижение давления вследствие поглощения остаточных газов парами вольфрама. В газонаполненных лампах накаливания пары вольфрама постепенно поглощают азот, входящий в состав наполняющего газа (аргона с примесью азота).
Другим важным фактором, способствующим поглощению газа, является его ионизация. Ионизация молекул газа приводит их в более активное состояние; если нейтральная молекула способна поляризоваться и удерживается электрическим полем поверхностных ионов твердого тела, то тем более легко должна адсорбироваться заряженная, ионизованная молекула газа. Помимо этого, в ионизованном состоянии молекулы газа или пара способны вступать. в такие химические соединения, которые не могут иметь места при нейтральном состоянии молекулы; в связи с этим способ поглощения газа при помощи его ионизации можно назвать электрохимическим.
Явление активного поглощения ионизованного газа использовано, как мы видели, в так называемых ионных насосах ( 5-7).
Постепенное понижение давления газа, вводимого в газоразрядные приборы, является следствием электрохимического1 поглощения; газ особенно быстро поглощается, если ионизация сопровождается испарением материала какого-либо из электродов; в этом случае поглощение газа является отрицательным фактором, для борьбы с которым приходится принимать специальные меры, иначе газоразрядный прибор существенно изменит своп параметры или преждевременно выйдет из строя.
То же явление — активное поглощение газа путем его ионизации с одновременным испарением какого-либо вещества использовано в так называемых ионно-испарительных насосах ( 5-7).
О влиянии диссоциации газа и о повышении в связи с этим активности молекул мы уже упоминали выше, причем мы имели в виду диссоциацию, происходящую непосредственно на поверхности поглотителя. Однако необходимо отметить, что большая активность диссоциированных молекул способствует их более легкому поглощению вообще, независимо от того, происходит ли диссоциация под влиянием самого поглотителя или к поверхности твердого тела подошла молекула газа, уже диссоциировавшая под влиянием каких-либо других факторов. Например, атомный водород (Н), получающийся в результате соприкосновения нормального двухатомного водорода (Н2) с поверхностью металла, нагретого до достаточно высокой температуры, легко адсорбируется стеклянными стенками электровакуумного прибора, что является неблагоприятным фактором, поскольку водород может впоследствии при работе прибора вновь выделиться и ухудшить вакуум.