5.2.1. Морозные узоры - Ашкинази Л.А.

При создании вакуумных систем тех установок, о которых говорилось в предыдущем разделе, оказались эффективны криогенные насосы, иначе называемые криосорбционными. Работа их основана на явлении сорбции молекул газа на холодной стенке

Видно, что охлаждая стенки вакуумного объема жидким водородом (20,4 К), из него можно откачать все газы, кроме Не, Н₂ и Ne. Много Ne в вакуумных установках обычно не бывает, а вот откачка Не и Н₂ — это серьезная проблема. Для ее решения есть эффектив­ный метод — сорбция на высокопористых сорбентах (веществах, предназначенных для сорбции остаточных газов). Ближайшая аналогия — активированный уголь из коробки противогаза. На пористых сорбентах, охлажденных до 78 К (жидкий азот), сорбируются все газы, кроме тех же Не, Н₂ и Ne, но ведь жидкий азот получить много проще, чем жидкий водород. А при 20,4 К на пористых сорбентах сорбируются и эти газы. Недостатком пористых сорбентов является низкая теплопро­водность. Депо в том, что при сорбции выделяется тепло, из-за плохой теплопроводности сорбент не успевает охлаждаться, а при нагреве сорбция ухудшается. Но этот недостаток пре­одолевают, располагая сорбент тонким слоем на хорошо охлаждаемых металлических поверхностях.

Если на поверхности сорбированы одни атомы, а в вакуум­ном объеме появились другие, новички начнут заменять пред­шественников. Не следует понимать этот процесс как непо­средственную замену. Сорбция-десорбция — процесс динамиче­ский: атомы иногда освобождают свои места, чтобы попу­тешествовать в объеме и постучаться о стенки. Улучив этот момент, на поверхность оседают новички, чтобы через какое-то время тоже освободить насиженные места.

Сорбция приносит не только пользу (в насосах), но и вред — влияет на измерение вакуума. Если прибор, измеряющий вакуум, соединен с вакуумной системой трубкой, то газ из системы будет проникать в него с большим трудом. Казалось бы, при скорости молекул в сотни метров в секунду этого не должно быть, но вероятность прямого пролета через прямую трубку невелика, через изогнутую вовсе равна нулю, а при попадании на стенку газ может сорбироваться, особенно если трубка холодная и чистая. Показания прибора в этом случае будут искажены.