Взаимодействие между веществами и материалами, применяемыми в вакуумной технике

После всего сказанного выше о поглощении газов твердыми телами необходимо получить более конкретное представление о взаимодействии между важнейшими газообразными веществами и материалами, применяемыми в вакуумной технике. Без знания этого взаимодействия техника откачки электровакуумных приборов не может быть рационально поставлена ни с точки зрения получения высокого вакуума, ни с точки зрения его сохранения в готовом приборе.

Ниже приводится сводка сведений, являющихся весьма важными с обеих высказанных точек зрения. Для лучшей ориентировки и запоминания эти сведения частично приводятся в виде таблицы.

Поглощение газов углем. Как пористые и весьма мелкокристаллические вещества уголь и сажа обладают большой адсорбционной способностью (капиллярная адсорбция). Особенно большой эффект дает так называемый активированный древесный уголь. Активировка производится путем прокаливания угля в вакууме при температуре 400 450° С для освобождения его от поглощенных в нем газов и жидких углеводородов, забивающих поры. Обработанный таким образом уголь способен уже при нормальной температуре поглощать газы и пары различных веществ; а при температуре жидкого воздуха активированный уголь настолько хорошо поглощает постоянные газы, что если это поглощение использовать в каком-либо замкнутом объеме, то после хотя бы грубого разрежения насосом давление газа можно снизить до весьма высокого вакуума. В настоящее время, когда найдены более удобные пути получения высокого вакуума, поглощение газов и паров активированным углем применяется редко.

Поглощение газов слюдой и керамическими материалами. Слюда и керамика отличаются хорошей адсорбционной способностью (физическая адсорбция); это необходимо иметь в виду при пользовании ими в качестве деталей в электровакуумных приборах: имея на своих поверхностях адсорбированную пленку газов и паров, эти детали, если их не подвергнуть хорошему обезгаживанию предварительно или в процессе откачки, могут портить вакуум.

С точки зрения газоотдачи слюды необходимо иметь в виду, что пригодной в этом отношении является только прозрачная слюда (без посторонних включений или пятен). Важно отметить также, что если слюду подвергнуть прогреву при слишком высокой температуре (500 -е60.0° С), то она теряет воду, входящую в состав кристаллов, мутнеет и становится непрочной.

Поглощение газов стеклом. Стекло является одним из основных материалов вакуумной техники, поэтому свойства стекла как поглотителя газов и паров должны быть хорошо известны. По отношению к газам стекло обладает довольно слабой адсорбционной способностью (физическая адсорбция). Важнейшей особенностью стекла является его гигроскопичность, т. е. способность поглощать на поверхности относительно большое количество водяного пара. Гигроскопичность стекла обусловливается тем, что физически адсорбированная вначале пленка водяного пара вступает в химическую реакцию с некоторыми компонентами стекла и приводит к образованию на поверхности стекла продуктов, способных поглощать еще некоторое количество влаги.

Одним из гигроскопичных веществ, получающихся на поверхности стекла под воздействием адсорбированного водяного пара, является щелочной раствор, способный, в свою очередь, поглощать углекислоту (химически).

Кроме того, в стекле содержатся также растворенные газы: водород, азот и кислород. Растворение газов внутри стекла является следствием соприкосновения стекла с газами в процессе его варки. Гигроскопическая пленка получается в процессе хранения готового стекла на воздухе.