3.3.1. Газ на поверхности

Вопрос о поведении примесей на поверхности для вакуумной техники — важнейший. Достаточно сказать, что если в средней по размерам электронной лампе удалить со всех внутренних поверхностей всего один монослой и оставить эти молекулы в виде газа в лампе, то давление в лампе достигнет значения порядка 10"¹ Па. Это в тысячи раз больше, чем допустимо при работе средней электронной лампы..., не говоря уже о лампах, в которых давление не должно превы­шать 10"⁹ Па (это лампы с долговечностью около 100000 ч, применяющиеся в спутниках связи).

Газовыделение ухудшает работу не только электровакуум­ных приборов. Казалось бы, где работать вакуумным при­борам, как не в космическом вакууме? В космосе вакуум, конечно, есть, но далеко не везде он такой, как хотелось бы. Для экспериментов с выпуском электронного пучка в вакуум на космической станции «Снэйслэб» был установлен источник электронов — термоэлектронный катод из вольфрама с добав­кой соединений бария. Такой катод, как и подавляющее боль­шинство других катодов, хорошо работает только в досп аточно высоком вакууме. В нем, как и в катоде из окислов щелочно­земельных металлов, должен быть небольшой избыток металла. А в плохом (низком) вакууме этот избыток быстро окислится. На высоте, где летал «Спэйслэб», вакуум сам по себе достаточно хороший, но газовыделение с корпуса станции сильно его ухудшало. Пришлось поместить катод в специальный объем, откачиваемый вакуумным насосом, и выпускать пучок электро­нов через маленькое отверстие, такое, что попадание газа, выделяемого с корпуса станции, в этот объем не очень портило вакуум в нем. Вот ведь как бывает — кругом вакуум, а прихо­дится производить откачку...

Газу, удаляющемуся из объема тела, надо добраться до по­верхности, выйти на поверхность и десорбироваться с нее. Десорбция требует затраты энергии, поэтому она ускоряется с увеличением температуры. Если мы нагреем металл с сорбиро­ванным на поверхности газом, этот газ будет удаляться, причем в ряде случаев прихватывая с собой атомы основного металла. Так испаряются, например, почти все окислы, кроме окислов никеля и меди. То есть если на поверхности, скажем, вольфрама или молибдена сорбируется кислород, то испаряется не кислород, а окись вольфрама или молибдена. Ничего страшного в этом нет, гораздо хуже то, что при термическом обезгаживании поверхности металла из его объема благодаря диффузии к поверхности будут подходить все новые и новые порции газа. Конечно, при этом очищается объем, но если впоследствии эта деталь работает при низкой температуре, то такая очистка (очистка объема) окажется бесполезной (при работе газ из объема и так выделяться не будет), а хорошо очистить поверхность из-за притока газа из объема не удастся. Поэтому необходим способ очистки поверхности, не вызывающий потока газа из объема. Но как это сделать?