§ 5.6.1. Криоадсорбционная откачка

Криоадсорбционная откачка осуществляется адсорбцией газов на охлаждаемых адсорбентах. Равновесное давление откачиваемых газов определяется изотермами адсорбции [см. (2.17)... (2.19)], устанавливающими связь между количеством поглощенного газа и давлением при постоянной температуре. Количество адсорбированного газа должно составлять значительную часть газа в объеме вакуумной системы, что обычно наблюдается при температурах адсорбирующих поверхностей ниже температуры кипения газа при атмосферном давлении.  

  где р_о и Р₁ — начальное и конечное давления; v= У_к/У_& — объемная нагрузка насоса; V_K — объем откачиваемой камеры; V_a — объем адсорбента в насосе; q₁— суммарная производительность газовыделения и натекания на единицу объема адсорбента, Т₁ и Т₂ — начальная и конечная температура адсорбента в насосе, T₂<.T₁; K_TI И и К_т2 — коэффициенты адсорбируемости газа при температурах Т₁ и Т₂.  

Если q₁ = const, тогда

Если

тогда

Для обычных вакуумных систем (V_k= 50 л; V_л=1л) v≈50. При откачке азота от атмосферного давления активным углем СКТ-2 при T₁=293 К, K293= 10² и при T₂=77 К, K=10⁸ (табл. 5.1) полу¬чим, согласно (5.15), p₁ = l,5-10^~1 Па. Таким образом, давление снижается почти в 10⁶ раз.

Подбирая температуру десорбции, можно обеспечить, чтобы K_п<а

  Если к откачиваемому объекту параллельно подключено п адсорбционных насосов, для каждого из которых и для всех вместе выполняются условия, указанные для уравнения (5.16), то многоступенчатая (п — число ступеней) откачка, при которой последовательно запускается и после достижения предельного давления перекрывается клапаном каждый из насосов, обеспечить конечное давление р_п = Р_о(v₁К_т2)n-  

Для n = 2, V = 50 и р_о=10⁵ Па при откачке азота K77=10⁸ получим для р_п значение 2,5-10^~8 Па.  

  При температуре жидкого азота значительно худшие результаты можно получить при откачке гелия, неона и водорода. Коэффициенты адсорбируемости этих газов при температуре жидкого азота (77 К), представленные в табл. 5.2, значительно меньше, чем для азота. При одноступенчатой откачке не удается достичь заметного снижения давления. При откачке атмосферного воздуха, парциальное давление гелия, неона и водорода в котором происходит обогащение остаточных газов плохо адсорбируемыми компонентами, которые ограничивают возможность снижения предельного давления насоса. Для эффективной адсорбционной откачки всех газов, входящих в состав атмосферного воздуха, требуются температуры ~30...20 К.