9.Синтетические вакуумные материалы

Несмотря на то, что скорость выделения газа может быть уменьшена при продолжительном откачивании или, в некоторых случаях, при нагревании до невысоких температур, синтетические материалы вновь быстро сорбируют газ (в особенности водяные пары) при выдерживании их на воздухе. В связи с этим для синтетических материалов не могут быть достигнуты величины скорости газовыделения, сравнимые со скоростями в прогреваемых металлических или стеклянных системах. Таким образом, эти материалы, вообще говоря, не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к системам сверхвысокого вакуума. Однако, поск ольку они довольно дешевы и в то же время обладают необходимыми химическими и физическими свойствами, например достаточной способностью к упругой деформации, разработаны соответствующие методы их использования, позволяющие достичь минимального натекания газа в непрерывно откачиваемых системах, особенно в системах с остаточным давлением >10^-6 Па.

Обезгаживание и газопроницаемость различных пластмасс и эластомеров, выпускаемых промышленностью, изучены довольно подробно. В табл. 2.7 приведены некоторые (взятые в основном из работы [33]) типичные значения скоростей газовыделения при комнатной температуре для материалов, представляющих наибольший интерес в технике высокого вакуума. Эти данные иллюстрируют также влияние нагрева и выдержки на воздухе на скорость обезгаживания.

Таблица 1. Газовыделение из синтетических материалов

 Видно, что начальная скорость газовыделения для всех изученных материалов значительная и составляет от 10^-3 до 10^-4 Па-м3-с-1 м-2 и даже после откачивания в течение 50 ч не становится существенно ниже 10^-5 Па*м3-с^-1-м^-2. Исключением является политетрафторэтилен (ПТФЭ), или тефлон, скорость газовыделения для которого составляет около 10^-7 Па*м3-с^-1-м^-2. Эти данные отличаются от результатов работы, в которой обнаружено, что после откачивания в течение 300—400 ч скорость газовыделения уменьшается только на порядок.

Газ, выделяемый синтетическими материалами, в основном состоит из паров воды. Нагрев этих материалов до максимально допустимой температуры, ограниченной началом пластической деформации или химического разложения, позволяет уменьшить скорость газовыделения по меньшей мере на порядок. Самые низкие скорости газовыделения достигаются для материалов, которые могут быть нагреты до самых высоких температур. Вот почему ПТФЭ, витон-А, микалекс и полиимид нашли широкое применение в вакуумных системах, откачиваемых до остаточных давлений ниже 10^-6 Па. Два материала, разработанные сравнительно недавно фирмой «Дюпон» — колрец и витон-ЕбОС, — обладают повышенной -способностью к обезгаживанию, но пока еще широко не используются.

10.Пфтэ

Представляет собой довольно твердый материал, обладающий исключительной стойкостью по отношению к химически активным реагентам и относительно высокой термостойкостью (около 300°С). Этот материал характеризуется очень низким коэффициентом трения, что позволяет его использовать для подшипников скольжения, не нуждающихся в смазке. В вакуумной технике ПТФЭ применяется главным образом именно в этих целях.

Поскольку для изготовления подшипников требуются относительно малые количества ПТФЭ, небольшим натеканием газа от ПТФЭ можно пренебречь, особенно при давлениях выше 10^-6 Па. ПТФЭ может также использоваться для покрытия металлических прокладок, применяемых в разъемных вакуумных соединениях2' (см. разд. 6.2). Витон-А представляет собой фторуглеродный эластомер, используемый для изготовления кольцевых уплотняющих прокладок, которые можно нагревать до 200°С. Этот материал заменил неопрен в высоковакуумных системах с предельным остаточным давлением 10^-7 Па. Микалекс не является истинным пластик ом, а представляет собой синтетический материал, получаемый из слюды со стекловидным связующим. Он удобен в механической обработке и является предшественником стеклокерамики макор.