吸气材料的研究及应用-1.ppt

吸气材料的研究及应用 一、吸气材料的定义 二、吸气材料的一些基本概念 三、吸气材料的应用 一、吸气材料(吸气剂、消气剂)的定义 ★在电真空器件和真空科技领域吸收残余气体和器件工作时放出的气体，起到提高和维持器件真空度作用的材料。 负压下工作 ★惰性气体提纯： 可在正压下工作 吸气材料 气源 漏气 渗透 解溶解吸 抽气系统返流 蒸发升华分解 吸气材料 二、吸气材料的一些基本概念 吸附-扩散模型 吸附势能曲线(H2在Ni上) H2(g) H2(表面) 2H(表面） Ed: 解吸活化能 Ea: 化学吸附活化能 ΔaH: 物理吸附热 ΔrH: 化学吸附(反应)热 DHH: H2的离解能 ΔrHm Ed Ea ΔaH r Ep H2(g) H DHH 化学吸附常需高温 间隙原子扩散势场示意图 气体分类 惰性气体 碳氢 化合物 活性气体 1 2 3 4 He Ne Ar : CH4 CmCHm CnCHm : CO CO2 N2 O2 H2O : H2 D2 T2 : 吸气材料 PCT curves of LaNi5 alloy 图 面心立方点阵中的间隙 图 体心立方点阵中的间隙 图 密排六方立方点阵中的间隙 吸气材料气体吸着动力学说明 吸气材料 吸气材料激活 蒸散型 非蒸散型 表面钝化膜，常温常压下稳定存在 时间 吸气材料 吸气性能测试方法 定容法原理图 吸气速率 吸气量 定压法原理图 分子流的条件： 0.03Pa·m， 管道中气体平均压力 d管道直径 吸气材料 气体 吸气剂性能表征 图 吸气性能曲线 (a) 吸气速率曲线 (b)吸气速率和吸气量特征吸气曲线 吸气材料 用蒸散的方法，把吸气材料沉积在真空件壁上形成一种膜，用以吸附气体的一类吸气剂。 ★钡类吸气剂 性能最好并被广泛应用 ★主要产品：掺氮吸气剂(叠氮化钡Ba(N3)2 ) 低氩吸气剂等。 ★优点：吸气速率高，价格便宜 ★缺点：吸气量小 高温蒸散造成极间漏电、不能应用于高压管 蒸散后与器件结为一体，器件不可返修 应用范围窄 蒸散型吸气剂 吸气材料 非蒸散型吸气剂 指激活后，形状不变就直接吸收气体的吸气剂。 现代非蒸散型吸气剂主要以锆或钛为基，按一定比例和其它金属熔炼制成合金。 主要产品：锆铝16、锆钒铁、锆石墨、钛钼、镧镍铝等。 ★优点：吸气量大，维持时间长，可反复激活 使用，器件可以返修，应用范围广。 ★缺点：价格相对较贵 吸气材料 1、电光源 灯泡、荧光灯、高压钠灯、汞灯等 2、热绝缘装置、保温容器 保温杯(杜瓦瓶)、真空玻璃等 3、电真空器件 收讯放大管、功率发射管、高压脉冲调制管、示波管、行波管、磁控管、中子管、触发管、显象管等 4、惰性气体的净化 光电阴极的制造、气体激光器、电火箭等 5、核过程和基本粒子的研究方面 受控核聚变装置、正负电子对撞机等 三、吸气材料的应用 吸气材料 1、电光源 O2、CO2、 H2O(g)+W→WO3 WO3+H2 →W+H2O(g) 朗谬尔水循环 基于电场、磁场来控制电子在空间的运动借以达到放大、振荡、显示图象等目的。 避免电子与气体分子间的碰撞，保证电子在空间的运动规律，防止发射热电子的阴极氧化中毒 3、电真空器件 吸气材料 Ba类 吸气剂 吸气剂在彩色显象管CRT中的应用 平板显示器： ①场发射显示器(FED)：真空器件，低真空损坏阴极、减少电子发射 ②有机发光二极管(OLED)：湿气是造成器件退化的主要的问题之一，除湿材料的研究。 吸气材料 惰性气体的净化 气体纯(净)化器 半导体生产、化合物半导体工业(MOCVD，MBE)、光学纤维生产、惰性气体激光器、硅晶体生长、气相色谱仪等 ZrAl16用于 氩净化器，将工业纯氩中520ppm的总杂质气体降低到1ppm以下，精制Ar纯度达到世界先进水平。 等离子平板显示器： 惰性气体的提纯 吸气材料 美国阿贡(Argonne)国家实验室：超级光子源(APS)同步回旋加速器能产生强度高达7GeV的X射线束。为了防止残气分子电离，造成束电流散射：使用160台特殊设计的NEG泵，系统真空度优于10-10Pa。 核过程和基本粒子的研究方面 用氘氚为燃料气体的核聚变装置—巨型旋流托卡马克反应堆(Tokamak:在俄语中是由“环形”、“真空”、“磁”、“线圈”几个词组合而成 )：真空容积100m3以上，平板式NEG吸气泵 吸气剂泵