Совместное влияние диффузии и адсорбции на газовыделение
В реальных условиях на величину газовыделения влияют как диффузия, так и сорбционно-десорбционные процессы, происходящие на поверхности твердого тела.
Уравнение баланса газов в откачиваемом объеме для рассматриваемых условий не будет отличаться от уравнения (3-34) и, таким образом, запишется в виде
.
(56)
Уравнение баланса газов на поверхности твердого тела с учетом потока газа, диффундирующего из толщи металла, будет:
.
(57)
где
-
откачиваемый объем,
-
давление в откачиваемом объеме;
-
эффективная
быстрота откачки;
-
коэффициент прилипания;
объем
газа, падающий на единицу площади в
единицу времени;
-
площадь
стенок откачиваемого объема;
-
количество газа, содержащегося в монослое
на единице поверхности;
-
коэффициент заполнения поверхности;
-
время пребывания молекулы на поверхности
в адсорбированном состоянии;
-
коэффициент
диффузии;
градиент
концентрации газа в металле на его
поверхности.
Совместное решение уравнений (56) и (57) позволяет найти время достижения заданного давления в откачиваемом объеме. Решается эта задача совершенно так же, как это делалось при выводе уравнения (3-34). В результате получаем дифференциальное линейное уравнение второго порядка
.
(58)
Взаимосвязь плотности адсорбированных атомов и концентрации газа в близлежащем к поверхности слое металла можно определить следующим образом:
,
(59)
где
-
разница между величинами энергии
адсорбированных атомов и атомов газа,
находящихся в слое металла;
начальная концентрация газа в металле.
Решения уравнения (58) для некоторых частных случаев, хорошо согласуются с известными экспериментальными зависимостями и позволяют объяснить изменение скорости газовыделения, не прибегая к гипотезе о зависимости коэффициента диффузии от концентрации газа в металле.