Μια θερμαντική πλάκα που αποδίδει αξιόπιστα στον αέρα του περιβάλλοντος μπορεί να θέσει σε κίνδυνο έναν θάλαμο υψηλού-κενού για ώρες ή ακόμα και ημέρες απελευθερώνοντας συνεχώς απορροφημένη υγρασία και πτητικές οργανικές ενώσεις. Η επιλογή εξοπλισμού για σέρβις κενού είναι βασικά μια διαδικασία εξάλειψης οποιουδήποτε υλικού που δεν μπορεί να διατηρήσει ένα καθαρό,{2}}περιβάλλον εξαιρετικά χαμηλής-πίεσης στο ένα δισεκατομμυριοστό-της--κλίμακας της ατμόσφαιρας.
Στα συστήματα κενού, η απόδοση δεν καθορίζεται μόνο από την ικανότητα θέρμανσης. Καθορίζεται από το πόσο λίγο συμβάλλει η δομή στο φορτίο αερίου, τη μόλυνση και την καθυστέρηση της άντλησης-. Η επιλογή του αεπίστρωση υλικού πλάκας θέρμανσης με υψηλή υποπίεση χαμηλή εξαγωγή αερίωνΤο σύστημα γίνεται επομένως μια πειθαρχία περιορισμού υλικών και μηχανικής ελεγχόμενης επιφάνειας.
Επιλογή Βασικού Υλικού για Πλάκες Θέρμανσης υπό κενό
Ανοξείδωτος χάλυβας 316L ως τυπική γραμμή βάσης
Στα περισσότερα θερμικά συστήματα υψηλής-κενού, ο ανοξείδωτος χάλυβας 316L θεωρείται το προεπιλεγμένο δομικό υλικό.
Τα πλεονεκτήματά του περιλαμβάνουν:
Πολύ χαμηλή ενδογενής απαέρωση μετά από σωστό καθαρισμό
Υψηλή μηχανική σταθερότητα υπό θερμικό κύκλο
Εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση
Συμβατότητα με τις διαδικασίες ψησίματος σε κενό{0}}
Ελάχιστη διείσδυση αερίων όταν υποβάλλονται σε κατάλληλη επεξεργασία
Όταν ο ανοξείδωτος χάλυβας υποβάλλεται σε καθαρισμό-βαθμού κενού και ηλεκτροστίλβωση, παρουσιάζει εξαιρετικά χαμηλούς ρυθμούς έκλυσης αερίων, καθιστώντας τον κατάλληλο για περιβάλλοντα εξαιρετικά-υψηλού κενού (UHV).
Η ρύθμιση της επιφάνειας παίζει κρίσιμο ρόλο. Το Electropolished 316L παρέχει μια λεία επιφάνεια χαμηλής-ενέργειας που μειώνει τις θέσεις προσρόφησης νερού και υδρογονανθράκων.
Κενό-Αλουμίνιο ποιότητας για ελαφριά συστήματα
Τα κράματα αλουμινίου χρησιμοποιούνται επίσης σε θερμαντικές πλάκες κενού όπου η μείωση βάρους και η θερμική απόκριση είναι σημαντικές.
Ωστόσο, το αλουμίνιο απαιτεί προσεκτική προετοιμασία της επιφάνειας:
Προτιμάται η ηλεκτρο-γυάλισμα
Μπορούν να εφαρμοστούν{0}}επικαλύψεις χημικής μετατροπής συμβατές με κενό
Το επιφανειακό πορώδες πρέπει να ελαχιστοποιείται
Η τυπική ανοδίωση είναι γενικά ακατάλληλη για υπηρεσίες υψηλού κενού. Η δομή του πορώδους οξειδίου συμπεριφέρεται σαν σφουγγάρι, παγιδεύοντας την υγρασία και τους υδρογονάνθρακες που απελευθερώνονται αργά κατά τη λειτουργία.
Αυτό οδηγεί σε παρατεταμένους χρόνους διακοπής λειτουργίας της αντλίας-και ασταθείς συνθήκες κενού.
Επιστρώσεις επιφανειών και συμβατότητα
Λεπτές επικαλύψεις PFA για χημική προστασία
Σε ορισμένες εφαρμογές, μια πολύ λεπτή επίστρωση PFA (υπερφθοροαλκοξυ) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για χημική αντοχή.
Όταν εφαρμοστεί σωστά και ψήνεται{0}}σε ηλεκτρική σκούπα, το PFA προσφέρει:
Σχετικά χαμηλή διαπερατότητα στα αέρια
Χημική αδράνεια
Σταθερή συμπεριφορά σε μέτριες θερμοκρασίες
Ωστόσο, το πάχος της επίστρωσης πρέπει να παραμένει ελάχιστο. Τα παχιά στρώματα φθοροπολυμερούς συνήθως αποφεύγονται επειδή τα παγιδευμένα αέρια μέσα στη μήτρα του πολυμερούς μπορούν να απελευθερωθούν σταδιακά υπό συνθήκες κενού.
Αυτό το φαινόμενο αυξάνει το φορτίο εξαγωγής αερίων και καθυστερεί τη σταθεροποίηση της πίεσης του θαλάμου.
Υλικά προς αποφυγή σε συστήματα κενού
Ορισμένα υλικά είναι θεμελιωδώς ασύμβατα μεεπίστρωση υλικού πλάκας θέρμανσης με υψηλή υποπίεση χαμηλή εξαγωγή αερίωναπαιτήσεις.
Τα υλικά που συνήθως εξαιρούνται περιλαμβάνουν:
Τυπικό φύλλο PTFE ή παχιές επιστρώσεις PTFE με ψεκασμό
Οργανικά χρώματα και επιστρώσεις με βάση τα πολυμερή-
Συγκολλητικά και συγκολλητικά μέσα
Λιπαντικά και γράσα σε εκτεθειμένες περιοχές
Μόνωση σύρματος που δεν είναι-κενού-
Πορώδεις στρώσεις ανοδιωμένου αλουμινίου
Ειδικότερα, το PTFE είναι γνωστό ότι απορροφά μικρά μόρια και τα απελευθερώνει αργά με την πάροδο του χρόνου, αυξάνοντας τη διάρκεια της αντλίας-και μολύνοντας τις ευαίσθητες διεργασίες κενού.
Αρχές σχεδίασης για πλάκες θέρμανσης με χαμηλή-εξαέρωση
Ελαχιστοποίηση παγιδευμένων όγκων
Σε έναν θάλαμο κενού, κάθε αντικείμενο είναι ένας δυνητικός εκπομπός αερίου.
Επομένως, η γεωμετρία σχεδίασης πρέπει να αποφεύγει:
Τυφλές τρύπες χωρίς διαδρομές εξαερισμού
Κλειστές κοιλότητες
Επικαλυπτόμενα σφραγισμένα κενά
Μη εκκενωμένα χαρακτηριστικά με σπείρωμα
Όλα τα εσωτερικά κενά πρέπει να αερίζονται για να επιτρέπεται η εκκένωση αερίου κατά τη διάρκεια των κύκλων-κάτω και ψησίματος- αντλίας.
Εξαερισμός και Μηχανολογικός Σχεδιασμός
Όλες οι συνδέσεις με σπείρωμα θα πρέπει να εξαερίζονται από διασταυρούμενες-οπές ή υποδοχές. Αυτό αποτρέπει εικονικές διαρροές που προκαλούνται από παγιδευμένους θύλακες αέρα που απελευθερώνουν αργά αέριο με την πάροδο του χρόνου.
Οι συγκολλημένες ή συγκολλημένες κατασκευές προτιμώνται έναντι των μηχανικών συγκροτημάτων όποτε είναι δυνατόν.
Ψήσιμο υπό κενό-Απαιτήσεις δοκιμής εξόδου και διαρροής
Θερμική ρύθμιση πριν από το σέρβις
Ένα κρίσιμο βήμα σε οποιοδήποτε-σύστημα πλάκας θέρμανσης που είναι συμβατό με κενό αέρος είναι το ψήσιμο με κενό-μετά{1}}κατασκευή.
Αυτή η διαδικασία:
Διώχνει την απορροφημένη υγρασία
Αφαιρεί τα πτητικά οργανικά υπολείμματα
Σταθεροποιεί τη χημεία της επιφάνειας
Μειώνει τα μακροπρόθεσμα- ποσοστά εξάτμισης αερίων
Οι θερμοκρασίες ψησίματος{0}}καθορίζονται συνήθως πάνω από την προβλεπόμενη θερμοκρασία συντήρησης για να διασφαλιστεί η πλήρης προετοιμασία όλων των υλικών.
Έλεγχος διαρροής ηλίου
Η δοκιμή διαρροής φασματομετρίας μάζας ηλίου χρησιμοποιείται για την επαλήθευση της ακεραιότητας του συστήματος.
Αυτή η διαδικασία ανιχνεύει:
Πραγματικές διαρροές μέσω αρμών ή συγκολλήσεων
Εικονικές διαρροές από παγιδευμένους όγκους
Μικρο-ρωγμές σε συγκολλημένες κατασκευές
Μόνο αφού περάσει η δοκιμή διαρροής ηλίου, το σύστημα μπορεί να θεωρηθεί κατάλληλο για λειτουργία υψηλού ή υπέρ{0}}υψηλού κενού.
Πρότυπα απόδοσης εξαγωγής αερίων
Απαιτήσεις ASTM E595
Τα μη μεταλλικά υλικά που χρησιμοποιούνται σε συστήματα κενού συχνά αξιολογούνται με βάση τα κριτήρια ASTM E595.
Τα τυπικά όρια αποδοχής περιλαμβάνουν:
Συνολική Μαζική Απώλεια (TML): λιγότερο από 1,0%
Συλλεγμένο πτητικό συμπυκνώσιμο υλικό (CVCM): λιγότερο από 0,1%
Αυτές οι παράμετροι διασφαλίζουν ότι τα υλικά δεν θα απελευθερώνουν υπερβολικές πτητικές ενώσεις υπό συνθήκες κενού και αυξημένης θερμοκρασίας.
Συμπεριφορά Καθαρισμένων Μετάλλων
Τα κατάλληλα επεξεργασμένα μέταλλα, όπως ο ανοξείδωτος χάλυβας και το αλουμίνιο, παρουσιάζουν εξαιρετικά χαμηλά ποσοστά εξάτμισης όταν:
Καθαρίστηκε σχολαστικά
Ψημένο στο κενό
Σωστά παθητικοποιημένο ή ηλεκτρογυαλισμένο
Οι μεταλλικές επιφάνειες είναι επομένως το προτιμώμενο δομικό θεμέλιο για τις θερμαντικές πλάκες κενού.
Λειτουργικές Θεωρήσεις σε Περιβάλλοντα Κενού
Κάθε επιφάνεια ως πηγή αερίου
Στη μηχανική κενού, κάθε εκτεθειμένη επιφάνεια συμβάλλει στο συνολικό φορτίο αερίου.
Ακόμη και τα ίχνη στρωμάτων μόλυνσης μπορούν να κυριαρχήσουν στη συμπεριφορά του συστήματος κατά τα πρώτα στάδια της αντλίας-κάτω.
Ως αποτέλεσμα, η επιλογή υλικού αφορά λιγότερο τη βελτίωση της απόδοσης και περισσότερο την εξάλειψη των περιττών παραγόντων που συμβάλλουν στην εξέλιξη του αερίου.
Επιδράσεις Θερμικού Κύκλου
Οι επαναλαμβανόμενοι κύκλοι θέρμανσης και ψύξης μπορούν να οδηγήσουν στη διάχυση παγιδευμένων αερίων από τα υπόγεια στρώματα. Τα υλικά με πορώδεις δομές ή εγκλείσματα πολυμερών τείνουν να επιδεινώνονται με την πάροδο του χρόνου, ενώ οι πυκνές μεταλλικές επιφάνειες παραμένουν σταθερές.
Σύναψη
Η επιλογή μιας πλάκας θέρμανσης για εφαρμογές κενού απαιτεί μια εξαιρετικά πειθαρχημένη προσέγγιση στη μηχανική υλικών και επιφανειών. Η βέλτιστη λύση γιαεπίστρωση υλικού πλάκας θέρμανσης με υψηλή υποπίεση χαμηλή εξαγωγή αερίωνΤα συστήματα βασίζονται συνήθως σε ανοξείδωτο χάλυβα 316 λίτρων ή αλουμίνιο ποιότητας-κενού αέρος, σε συνδυασμό με ηλεκτροστιλβωμένες ή προσεκτικά ελεγχόμενες λεπτές επιστρώσεις όπου χρειάζεται.
Υλικά όπως τυπικό PTFE, κόλλες, λιπαντικά και πορώδη ανοδιωμένα φινιρίσματα αποφεύγονται λόγω της επίμονης συμπεριφοράς εξάτμισης και της κατακράτησης υγρασίας. Αντίθετα, η απόδοση επιτυγχάνεται μέσω της καθαριότητας, της δομικής απλότητας και της ελεγχόμενης χημείας της επιφάνειας.
Μια υποχρεωτική διαδικασία ψησίματος κενού-και δοκιμής διαρροής ηλίου διασφαλίζει ότι όλες οι υπολειπόμενες πτητικές ουσίες και οι εικονικές διαρροές εξαλείφονται πριν από τη λειτουργία.
Τελικά, ο σχεδιασμός της πλάκας θέρμανσης υψηλής-κενού αέρος ορίζεται από την ακραία πειθαρχία των υλικών. Σε τέτοια περιβάλλοντα, η απουσία περιττού υλικού είναι το πρωταρχικό πλεονέκτημα απόδοσης και η καθαριότητα δεν γίνεται απλώς μια απαίτηση διαδικασίας αλλά μια μετρήσιμη φυσική ιδιότητα που διέπει τη σταθερότητα του συστήματος.
