8.2. Дифузія газів через метали

Оскільки абсорбований газ проникає в середину металу, то протягом деякого часу, що буде залежати від природи і товщини металу, а також від тиску і природи газу, він почне проходити через метал. Прикладом може бути пропускання водню паладієм або повітря залізом. На рис. 8.1 зображені залежності швидкості дифузії для різних пар газ-метал.

Рис. 8.1

Привертає увагу велика швидкість проходження водню через паладій у порівнянні з іншими металами. Так, при температурі ~ 220 С через паладієву пластинку в 1мм товщини і площею 1см за одну хвилину проходить 10 мм водню за тиском 760 Торр. Ця якість використовується для дозованого напуску водня до вакуумної системи, а також для виявлення негерметичностей у вакуумних системах.

8.3. Поглинання газів при електричному розряді

Газ за своєю природою є діелектриком, але під дією різних факторів, у тому числі електричного поля молекули можуть іонізовуватися і газ починає проводити електричний струм. Протікання електричного струму через газ називають газовим розрядом. Газовий розряд супроводжується рядом особливих фізичних і хімічних явищ. Одним з таких явищ є поступове зниження тиску газа з часом після виникнення тліючого розряду. Зниження відбувається за експоненціальним законом, і очевидно, що воно зв’язане з поглинанням газу.

Поглинання газу під дією розряду (ще називають жорщенням) відбувається в результаті виникнення іонізації газу. В іонізованому стані газ стає хімічно більш активним. Іонізовані молекули інтенсивно прискорюються електричним полем і направляються до електродів з протилежним знаком заряду, бомбардуючи їх, що призводить до полегшення адсорбції, а також виникнення хімічного поглинання. Бомбардування розпушує матеріал електродів, збільшуючи, таким чином, площу поверхні і, відповідно, сорбційні явища. Значна частка іонів може адсорбуватися на стінках колби, де знаходиться газ. На досліді встановлено, що кількість поглинутого газу при сталій швидкості іонів прямо пропорційна силі розрядного струму і часу, протягом якого проходить цей струм. Поглинання газів відбувається і при відсутності розряду, але при розряді воно здійснюється значно швидше і в більшій кількості, що можна побачити на рис. 8.2 ( , і - початковий при простій адсорбції і при розряді і найменший у колбі тиски відповідно; величини часу наведені умовно).

Рис. 8.2.

Слід зауважити, що в герметизованих електровакуумних приладах, в тому числі газорозрядних джерелах світла, адсорбовані гази здатні знову виділитися при зростанні температури.

8.4. Закони газовиділення металами

Дослідним шляхом встановлені такі закономірності газовиділення металами або ще вживають вираз “десорбції”:

1) десорбція зростає з пониженням тиску, але навіть при дуже низькому тиску в металі ще залишається помітна кількість розчиненого газу;

2) десорбція буде зростає з підвищенням температури тіла, якщо одночасно з нагріванням здійснюється зниження тиску. Дійсно, підвищення температури збільшує тепловий рух атомів металу і молекул розчиненого газу, що полегшує їх відрив і буде наближати розподіл молекул до рівноваги з тиском газу в оточуючому вакуумному середовищі;

3) на десорбцію впливає природа металу і газу. Мала молекулярна маса водню сприяє легкості його дифузії і видалення з металу. У зв’язку з цим метали перед введенням в електровакумний прилад спочатку прожарюються в атмосфері водню при 900 С протягом 15-20 хв. Водень відновлює окисли, витісняє інші, важко видалювані абсорбовані гази, займаючи їх місця в металі, а потім абсорбований водень легко видаляється у процесі відкачки.