超高真空系统材料选择

金属材料都是通过熔炼和铸造得到的，在此过程中，空气中的氢、氧、氮和碳的氧化物不同程度地溶于材料之中。存放材料时，其表面还会吸附大量气体，主要是水蒸气、氧、氮、碳的氧化物等。材料加工过程中的再污染及其本身的非致密性引起的渗透，这些因素就构成了真空中的主要气源。用真空泵抽真空室时，s*先抽走的是容积中的大气(这部分气体很快被抽走)。然后是材料表面解吸的气体、材料内部向表面扩散出来的气体、以及通过器壁渗透到真空中的气体。解吸及扩散到表面再解吸气体的衰减速率非常缓慢，需要时间很长。一台金属密封的不烘烤的真空系统，计算表明，要达到超高真空(低于10 ^-7pa)所需大约10^8h，可见不采用烘烤技术想得到超高真空是很困难的。超高真空所需要的材料，除满足真空材料一般要求外，还应满足下列要求：①在烘烤温度下，材料不应该丧失其机械性能;壳体材料能承受外部大气压力。一般低熔 点金属和软玻璃满足不了这种要求。②材料在烘烤温度下蒸汽压要低。③材料的渗透气体量不能超过允许值。④材料加热时不易变形。⑤材料表面容易抛光。从这些要求出发，适于超高真空中用的通用材料有：不锈钢——超高真空系统中主要用材，常用于做壳体、管道、法兰以及各种真空元件。我国超高真空系统常用材料是1cr18ni9ti，美国多用304不锈钢，其次还有304l、316、316l、 321、347等;英国多用347;其它欧洲各国常用316不锈钢。不锈钢材质很好，但采用焊接工艺不当，亦会造成晶间腐蚀、热裂缝、气孔、奥氏体焊缝脆化等缺陷，影响壳体的气密性。资料[59]中详细分析了这些缺陷产生的原因及消除方法。玻璃——用于封接电极引入线、制作规管管壳及观察窗等。氧化铝陶瓷——制作电极引入线的绝缘子。可伐——制作与玻璃或陶瓷的封接件。金、银、铜、铝——密封圈材料。氟橡胶——常开启的门与窗的水冷密封圈。

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