3.2.5. Время полного покрытия поверхности

Когда вакуумно-чистая поверхность оказывается открытой для ударов частиц газа, а время пребывания частиц достаточно велико (т. е. температура невысока), поверхность начинает постепенно покрываться газом. Время, необходимое для полного покрытия поверхности мономолекулярным слоем газа, можно вычислить, €£ли известно количество свободных мест на поверхности N1с, а также количество прилипаний, т. е. количество эффективных соударений с поверхностью в секунду v'1эфф. Это время определяется формулой

Подставляя в формулу (3.23) вместо v'1эфф выражение (3.17), приходим к формуле

Время полного покрытия поверхности газом при данной температуре Т обратно пропорционально давлению р.

Если для газов с молекулярной массой М0=30 (т. е. газов, близких к воздуху) при температуре Т ~ 300 К принять γ = 0,5 (среднее значение для кислорода между 0 и 1) и N1,покр ≈ 1015, то формула (3.24) примет вид

(единицы: с, Тор). При атмосферном давлении (р = 760 Тор) время полного покрытия поверхности газом оказывается чрезвычайно малым, а при давлении р=10-12 Тор составляет несколько месяцев.

Вакуумно-чистая поверхность

Время покрытия поверхности газом является важным параметром в технике высокого вакуума. Если предстоит провести какие-либо исследования (или технологические процессы) с чистыми поверхностями, то необходимо не только уметь получать такие поверхности, но и сохранять их чистоту в течение времени, необходимого для проведения исследований.

Чистую поверхность можно получить разными способами: нагревая, например, поверхность до достаточно высокой температуры, разламывая монокристалл, напыляя свежий слой и т. п. Очевидно, что все эти операции следует производить в достаточно высоком вакууме, в котором адсорбция газов на поверхность происходит медленно. Так, например, при давлении р=10-10 Тор пройдет несколько часов, прежде чем поверхность покроется мономолекулярным слоем газа. Надо помнить, что заполнение поверхности газом происходит постепенно, сначала пропорционально времени, а затем все медленнее и медленнее (так как с увеличением степени заполнения поверхности уменьшается γ), вплоть до полного покрытия по истечении времени тпокр. Обычно считается, что для чистой поверхности Θ не должно превышать 0,1.