Khi khí không mong muốn từ vật liệu được giải phóng, hiện tượng thoát khí xảy ra. Đây là một thách thức cản trở quá trình lắng đọng chân không cao hoặc quá trình được sử dụng để phủ các lớp vật liệu mỏng lên bề mặt vật thể.
Trong buồng chân không, sự thoát khí xảy ra khi khí bị đẩy ra khỏi bề mặt vật thể trong buồng đó. Bạn sẽ biết thêm về điều này khi đọc tiếp, cùng với:
- Thoát khí buồng chân không
- Tại sao nó là một mối quan tâm
- Nguồn khí thải
- Các phương pháp để giảm thiểu khí thải
- Hệ thống xử lý plasma chân không của KeyLink
Tổng quan về thoát khí buồng chân không
Buồng chân không là các vỏ bọc cứng sử dụng máy bơm chân không, chịu trách nhiệm loại bỏ không khí không mong muốn và các loại khí khác. Sau đó, tạo ra môi trường áp suất thấp hoặc đơn giản là chân không.
Để tạo ra các buồng chân không hoặc phòng chân không, bạn phải có một lớp vỏ được xây dựng từ các vật liệu rắn như thép không gỉ và các máy bơm gắn vào buồng, để không khí bên trong buồng này được bơm ra ngoài.
Buồng chân không tương thích với nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau bao gồm sản xuất, nghiên cứu, thử nghiệm chất lượng, thực phẩm và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác.
Vậy, thoát khí trong chân không là gì? Thoát khí trong buồng chân không xảy ra khi các khí trước đó bị giữ lại trong vật liệu được giải phóng khi tiếp xúc với áp suất thấp. Điều này xảy ra do nhiều cơ chế khác nhau, từ giải hấp đến thẩm thấu, thay đổi theo ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất.
Khí thải đưa chất gây ô nhiễm vào buồng chân không của bạn, rõ ràng ảnh hưởng đến hoạt động trơn tru trong doanh nghiệp của bạn. Sự hiện diện của vật liệu có tỷ lệ khí thải thấp là cần thiết để giải quyết ngay tình trạng khí thải. Bạn cũng phải tiến hành thử nghiệm nghiêm ngặt để đảm bảo mọi thứ tuân thủ các tiêu chuẩn của ngành.
Thoát khí so với Thoát khí
Mặc dù cả quá trình thoát khí và hấp thụ khí đều liên quan đến việc giải phóng khí từ vật liệu của bạn, nhưng điểm khác biệt chung của chúng là chúng xảy ra trong những điều kiện hoàn toàn khác nhau.
Loại trước thường liên quan đến việc giải phóng khí trong môi trường chân không hoặc môi trường có nhiệt độ cao. Ví dụ, trong ngành hàng không vũ trụ.
Mặt khác, quá trình thoát khí sau xảy ra ở nhiệt độ phòng và thường là các vấn đề về khí quyển bình thường. Thuật ngữ này được sử dụng để liên kết với các vấn đề về chất lượng không khí trong nhà từ các vật dụng gia đình như sơn và đồ nội thất, giải phóng các nguyên tố, chẳng hạn như hợp chất hữu cơ dễ bay hơi có thể gây hại cho sức khỏe của bạn.
Thoát khí so với thoát khí
Sự khác biệt của chúng nằm ở trọng tâm và ứng dụng. Trong khi quá trình thoát khí là quá trình giải phóng khí từ vật liệu rắn trong hệ thống chân không, để loại bỏ các chất có hại, chẳng hạn như trong sản xuất đồ điện tử, quá trình khử khí loại bỏ khí hòa tan khỏi chất lỏng, không phải chất rắn. Điều này sau đó nâng cao chất lượng sản phẩm, đặc biệt là trong ngành thực phẩm và dược phẩm.
Cả quá trình khử khí và thải khí đều cần thiết để đảm bảo tính toàn vẹn và an toàn của vật liệu, nhưng mỗi quá trình hoạt động trong những điều kiện riêng biệt.
Tại sao nó là một mối quan tâm
Có một số lý do khiến hiện tượng thoát khí trong buồng chân không trở thành mối quan tâm chính:
Sự ô nhiễm
Việc giải phóng khí không mong muốn, cũng như các chất dễ bay hơi khác, gây ô nhiễm cho môi trường chân không. Điều này có thể ảnh hưởng đến hiệu suất tốt của thiết bị nhạy cảm. Nó có thể thách thức các ngành sản xuất chất bán dẫn, quang học hoặc mô phỏng không gian.
Thay đổi áp suất
Ngoài việc gây ô nhiễm khó chịu, khí thoát ra cũng có xu hướng làm tăng áp suất bên trong buồng chân không. Điều này có thể làm gián đoạn hoạt động của các thiết bị và dụng cụ của bạn phụ thuộc vào một số phạm vi áp suất nhất định.
Sự suy thoái chân không
Vì quá trình thoát khí cũng có thể đưa thêm khí vào buồng, độ tinh khiết của chân không bị giảm. Điều này làm giảm hiệu quả của các quy trình phụ thuộc vào chân không chất lượng cao, chẳng hạn như sản xuất chất bán dẫn và kính hiển vi điện tử. Các khí thoát khí cũng có thể tương tác với các vật liệu khác bên trong buồng vào thời điểm không mong muốn, dẫn đến phản ứng hóa học và các tác dụng phụ không mong muốn khác.
Nguồn khí thải
Có bốn nguồn nổi bật của hiện tượng này:
- Sự bay hơi: Các phân tử vật chất thoát ra khỏi bề mặt của chúng.
- Giải hấp: Các phân tử khí đã được hấp thụ trên bề mặt được giải phóng do nhiệt, điện hoặc kích thích tối ưu.
- Sự khuếch tán: Các phân tử khí thoát ra từ hầu hết các phần của vật liệu.
- Sự thẩm thấu: Các nguyên tử không khí từ bên ngoài buồng chân không đi vào bên trong buồng chân không.
Các phương pháp đã được chứng minh để giảm sự thoát khí
May mắn thay, có những cách bạn có thể thực hiện để giảm thiểu khí thải và các tác động xấu của nó. Hãy cùng tìm hiểu các cách tiếp cận này thông qua biểu đồ này:
| Tiếp cận | Vật liệu | Ứng dụng | Không hiệu quả đối với: | Mức chân không | Khoảng thời gian |
| Lớp phủ hoạt động | Hafni, Zirconi, Titan, Paladi, Vanadi và các kết hợp | H2, H2O, CO, O2, N2 và không gian nhỏ | Hydrocarbon, khí trơ và hoạt động liên tục | Giảm khí thoát ra xuống <10−13 mà không cần nướng | Dựa trên kích thước |
| Nướng bằng không khí | Không khí | H2, CO, CO2, CH4, thép không gỉ và nhôm | Mạ cadmium, nhựa và các thành phần nhạy cảm với nhiệt độ | Giảm sự thoát khí của H2 xuống <10−14 | Hai đến 400 giờ |
| Thổi | Không khí, nitơ hoặc khí trơ khô khác | Các chất gây ô nhiễm thô hoặc mịn, cộng với các phân tử nặng liên kết lỏng lẻo | mỡ | < 30 phút | |
| Xử lý hóa học | H2O, HCl, HNO3 hoặc HF | Bề mặt gồ ghề | Giảm dần theo cấp độ về tốc độ thoát khí | < 30 phút | |
| Phóng điện phát sáng | Ar/5-10%O2, Ar, O2, N2 và H2 | Các phân tử gốc C hoặc O, diện tích bề mặt lớn và phục hồi sau khi tiếp xúc với khí quyển | Các thành phần lớn | Giảm tỷ lệ thoát khí 13 lần | Khoảng hai giờ |
| Lớp phủ thụ động | Si, TiN, BN, Al2O3 và ZrO3 | H2 từ kim loại, CO, CO2 và H2O | Giảm lượng khí thoát ra của H2 từ 0,1 đến 100 lần | Dựa trên kích thước | |
| Khí phản ứng | O2 hoặc NO để oxy hóa và H2 hoặc NH3 để khử | Hiđrocacbon | Có thể tạo thành oxit không mong muốn | Giảm tỷ lệ thoát khí xuống 50 phần trăm | 30 phút đến hai giờ |
| Nướng chân không | H20, kim loại và UHV | Các thành phần nhạy cảm với nhiệt độ | Giảm khí thoát ra H2 xuống <10 đến 14 | Hai đến 400 giờ | |
| Tẩy dầu mỡ bằng hơi | Dung môi đun nóng | Các chất gây ô nhiễm thô hoặc mịn và các phân tử nặng liên kết lỏng lẻo | Khu vực rộng lớn và không thể tiếp cận | Giảm dần về mặt độ lớn trong quá trình thoát khí | Ít hơn một giờ |
| Rửa | Nước nóng hoặc dung môi và chất tẩy rửa | Chất gây ô nhiễm thô hoặc mịn | mỡ | Áp suất >10-3mbar | Ít hơn 30 phút |
Phần kết luận
Thoát khí không phải là điều bạn muốn gặp phải nếu bạn muốn ngành công nghiệp của mình tiếp tục hoạt động trơn tru. Đó là sự giải phóng khí không mong muốn và cản trở có thể chủ yếu đưa chất gây ô nhiễm vào buồng chân không của bạn. Tuy nhiên, có những phương pháp bạn có thể thực hiện để giải quyết vấn đề này, chẳng hạn như rửa, xử lý hóa chất và phóng điện phát sáng, trong số nhiều phương pháp khác.
Một phương pháp hiệu quả khác để giải quyết vấn đề này là sử dụng hệ thống xử lý plasma chân không, chẳng hạn như hệ thống của KeyLink. Thiết bị hiện đại của thương hiệu này không chỉ giải quyết tình trạng ô nhiễm mà còn hướng đến việc kích hoạt bề mặt, khắc bề mặt và tăng cường khả năng thấm ướt. Tìm hiểu làm thế nào bạn có thể có được công nghệ này bằng cách kết nối với nhóm của họ ngay hôm nay.
