Kütteplaat, mis töötab välisõhus usaldusväärselt, võib kõrge{0}}vaakumkambrit tundideks või isegi päevadeks kahjustada, vabastades pidevalt adsorbeerunud niiskust ja lenduvaid orgaanilisi ühendeid. Vaakumteeninduse jaoks seadmete valimine on põhimõtteliselt protsess, mille käigus eemaldatakse kõik materjalid, mis ei suuda säilitada puhast ülimadalat-rõhu keskkonda miljardi-atmosfääriskaalal-.
Vaakumsüsteemides ei määra jõudlust ainult küttevõime. See on määratletud selle järgi, kui vähe mõjutab konstruktsioon gaasikoormust, saastumist ja pumba{1}}alumise viivitust. Valik akütteplaadi materjal kattekiht kõrgvaakum madal gaasieraldussüsteemist saab seetõttu materjali piiramise ja kontrollitud pinnatöötluse distsipliin.
Vaakumkütteplaatide alusmaterjali valik
316L roostevaba teras standardse baastasemena
Enamikus kõrgvaakumtermosüsteemides peetakse 316L roostevaba terast vaikekonstruktsioonimaterjaliks.
Selle eelised hõlmavad järgmist:
Väga madal sisemine gaasieraldus pärast korralikku puhastamist
Kõrge mehaaniline stabiilsus termilise tsükli korral
Suurepärane korrosioonikindlus
Ühilduvus vaakumküpsetus{0}}protseduuridega
Nõuetekohase töötlemise korral gaaside minimaalne läbilaskvus
Vaakum{0}}puhastamisel ja elektropoleerimisel on roostevaba teras äärmiselt madal gaasieralduse kiirus, mistõttu see sobib ülikõrgvaakumiga (UHV) keskkondadesse.
Pinna konditsioneerimine mängib olulist rolli. Elektropoleeritud 316L tagab sileda ja madala energiatarbega pinna, mis vähendab vee ja süsivesinike adsorptsioonikohti.
Vaakum{0}}alumiinium kergete süsteemide jaoks
Alumiiniumsulameid kasutatakse ka vaakumkuumutusplaatides, kus kaalu vähendamine ja termiline tundlikkus on olulised.
Alumiinium nõuab aga hoolikat pinna ettevalmistamist:
Eelistatakse elektro-poleerimist
Võib kasutada vaakum{0}}ühilduvaid keemilisi konversioonikatteid
Pinna poorsus peab olema minimaalne
Standardne anodeerimine ei sobi üldiselt kõrgvaakumteenuse jaoks. Poorne oksiidstruktuur käitub nagu käsn, püüdes kinni niiskuse ja süsivesinikud, mis töö käigus aeglaselt eralduvad.
See põhjustab pumba{0}}seisakuid ja ebastabiilseid vaakumtingimusi.
Pinnakatted ja ühilduvus
Õhukesed PFA-katted keemiliseks kaitseks
Mõnes rakenduses võib keemilise vastupidavuse tagamiseks kasutada väga õhukest PFA (perfluoroalkoksü) katet.
Õigesti pealekandmisel ja vaakum{0}}küpsetamisel pakub PFA:
Suhteliselt madal gaaside läbilaskvus
Keemiline inertsus
Stabiilne käitumine mõõdukatel temperatuuridel
Katte paksus peab aga jääma minimaalseks. Tavaliselt välditakse pakse fluoropolümeeri kihte, kuna polümeermaatriksisse kinni jäänud gaasid võivad vaakumi tingimustes järk-järgult vabaneda.
See efekt suurendab gaasi väljalaskekoormust ja aeglustab kambri rõhu stabiliseerumist.
Materjalid, mida vaakumsüsteemides vältida
Teatud materjalid on põhimõtteliselt kokkusobimatudkütteplaadi materjal kattekiht kõrgvaakum madal gaasieraldusnõuded.
Tavaliselt välja jäetud materjalide hulka kuuluvad:
Tavalised PTFE-lehed või paksud pihustatud PTFE-katted
Orgaanilised värvid ja polümeer{0}}põhised pinnakatted
Liimid ja sideained
Määrdeained ja määrded avatud kohtades
Mitte-vaakum-nimetatud juhtmeisolatsioon
Poorsed anodeeritud alumiiniumkihid
Eelkõige PTFE absorbeerib teadaolevalt väikseid molekule ja vabastab need aja jooksul aeglaselt, pikendades pumba{0}}allumise kestust ja saastades tundlikke vaakumprotsesse.
Madala{0}}gaasi tekitavate kütteplaatide disainipõhimõtted
Kinnijäänud mahtude minimeerimine
Vaakumkambris on iga objekt potentsiaalne gaasi emitter.
Disaini geomeetria peab seetõttu vältima:
Pimedad augud ilma tuulutusteedeta
Suletud õõnsused
Kattuvad tihendatud vahed
Ventileerimata keermestatud funktsioonid
Kõik sisemised tühimikud peavad olema õhutatud, et võimaldada gaasi eemaldamist pumba{0}}alla- ja küpsetus{1}}tsüklite ajal.
Ventilatsioon ja mehaaniline disain
Kõik keermestatud ühendused tuleks õhutada läbi rist{0}}avade või pilude. See hoiab ära virtuaalsed lekked, mis on põhjustatud kinnijäänud õhutaskutest, mis aja jooksul aeglaselt gaasi eraldavad.
Võimaluse korral eelistatakse keevitatud või kõvajoodisega konstruktsioone mehaanilistele sõlmedele.
Vaakumküpsetus{0}}Välja ja lekke testimise nõuded
Termiline konditsioneerimine enne hooldust
Iga vaakum{0}}ühilduva kütteplaadisüsteemi kriitiline samm on tootmisjärgne-vaakumküpsetamine-.
See protsess:
Eemaldab imendunud niiskuse
Eemaldab lenduvad orgaanilised jäägid
Stabiliseerib pinna keemiat
Vähendab pikaajalist{0}}gaaside väljutamise määra
Küpsetus-temperatuurid on tavaliselt ette nähtud ettenähtud kasutustemperatuurist kõrgemad, et tagada kõikide materjalide täielik konditsioneerimine.
Heeliumi lekke testimine
Süsteemi terviklikkuse kontrollimiseks kasutatakse heeliumi massispektromeetrilist lekketesti.
See protsess tuvastab:
Tõelised lekked liigeste või keevisõmbluste kaudu
Virtuaalsed lekked kinni jäänud mahtudest
Mikro-praod keevitatud konstruktsioonides
Alles pärast heeliumi lekketesti läbimist võib süsteemi pidada sobivaks kõrg- või ülikõrgvaakum{0}}töötamiseks.
Toimivusstandardite ületamine
ASTM E595 nõuded
Vaakumsüsteemides kasutatavaid mittemetalseid materjale hinnatakse sageli ASTM E595 kriteeriumide alusel.
Tüüpilised vastuvõtupiirangud hõlmavad järgmist:
Kogumassi kadu (TML): vähem kui 1,0%
Kogutud lenduv kondenseeruv materjal (CVCM): vähem kui 0,1%
Need parameetrid tagavad, et materjalid ei eralda vaakumis ja kõrgendatud temperatuuri tingimustes liigselt lenduvaid ühendeid.
Puhastatud metallide käitumine
Nõuetekohaselt töödeldud metallidel, nagu roostevaba teras ja alumiinium, on äärmiselt madal gaasieraldus, kui:
Põhjalikult puhastatud
Vaakumküpsetatud
Korralikult passiveeritud või elektropoleeritud
Seetõttu on vaakumkuumutusplaatide eelistatud konstruktsioonialuseks metallpinnad.
Toimimiskaalutlused vaakumkeskkondades
Iga pind kui gaasiallikas
Vaakumtehnikas mõjutab iga avatud pind gaasi kogukoormust.
Isegi saastejäljed võivad süsteemi käitumises domineerida pumba{0}}varajases seisakufaasis.
Selle tulemusel ei ole materjalivalik vaja rohkem jõudluse parandamist, vaid pigem gaasi eraldumise tarbetute tegurite kõrvaldamist.
Termilise jalgrattasõidu efektid
Korduvad kütte- ja jahutustsüklid võivad põhjustada maa-alustest kihtidest kinni jäänud gaaside difusiooni. Poorsete struktuuride või polümeeri sisaldavate materjalidega materjalid kipuvad aja jooksul halvenema, samas kui tihedad metallpinnad jäävad stabiilseks.
Järeldus
Kütteplaadi valimine vaakumrakenduste jaoks nõuab äärmiselt distsiplineeritud lähenemist materjali- ja pinnatöötlusele. Optimaalne lahenduskütteplaadi materjal kattekiht kõrgvaakum madal gaasieraldussüsteemid põhinevad tavaliselt 316-liitrisel roostevabal terasel või vaakum{1}}kvaliteediga alumiiniumil, kombineerituna vajadusel elektropoleeritud või hoolikalt kontrollitud õhukeste katetega.
Selliseid materjale nagu standardne PTFE, liimid, määrdeained ja poorsed anodeeritud viimistlusmaterjalid välditakse pideva gaasieraldumise ja niiskuse säilimise tõttu. Selle asemel saavutatakse jõudlus puhtuse, konstruktsiooni lihtsuse ja kontrollitud pinnakeemia abil.
Kohustuslik vaakumküpsetamise{0}} ja heeliumi lekke testimise protseduur tagab, et kõik lenduvad jääkained ja virtuaalsed lekked kõrvaldatakse enne kasutamist.
Lõppkokkuvõttes määratleb kõrgvaakumkuumutusplaadi konstruktsiooni äärmuslik materjalidistsipliin. Sellistes keskkondades on tarbetu materjali puudumine esmane jõudluse eelis ja puhtus ei muutu lihtsalt protsessi nõudeks, vaid mõõdetavaks füüsiliseks omaduseks, mis reguleerib süsteemi stabiilsust.
