ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сорбционные характеристики титана и возобновляемых титановых пленок из "Электро-физические вакуумные насосы" Геттерные свойства металлов существенно зависят от температуры и способа формирования сорбирующих пленок. Рассмотрим вначале сорбционнью характеристики массивного образца титана и заранее сформированных титановых пленок в области средних и высоких температур (см. также табл. 1.8-1.10 рис. 1.2,1.4-1.7). [c.27] Водород. Для ленты толщиной 40 мкм при температуре 473 К характерна поверхностная сорбция водорода, при Т = 573 К сорбция имеет уже явно выраженный объемный характер. Температурная зависимость козффициента прилипания немонотонная ниже 400 К Ро растет с уменьщением температуры. Временная протяженность линейного участка й нетической кривой сорбции около 60 с критическая степень заполнения поверхности адсорбатом rj 2,5 10 . [c.27] Оксид и диоксид углерода, азот. Сорбции оксида и диоксида углерода титановыми пластинами протекают с образованием на поверхности карбида и оксидов титана. При толщине пластин 0,5-1 мм сорбция носит поверхностный характер до температуры 1000 К, растворимость не зависит от давления, t, р . [c.27] Высокотемпературная сорбция азота сопровождается образованием нитридов. [c.28] Важнейшая особенность сорбции в низкотемпературной области — исчезающе низкая скорость диффузии для всех газов, кроме водорода. Поэтому сорбционные характеристики определяются практически только адсорбционными эффектами кинетические уравнения сорбции, приведенные в предьщущем параграфе, применимы лишь для водорода. Оптимальная толшдна титановой пленки 10-100 монослоев. Дальнейшее увеличение толшдны бесполезно и в расчете на единицу массы геттера приводит к падению сорбционной емкости. В температурном интервале 300—500 К коэффициенты прилипания газа для массивных образцов и титановых пленок совпадают, если принять коэффициент шероховатости пленки равным 10—15. [c.28] Обратимся к конкретным газам (рис. 1.2). [c.28] Водород. Коэффициент диффузии при уменьшении температуры от 300 до 220 К падает с 2 10Г до 10Г см с соответствуюшде диффузионные длины за 1 ч составляют 2,5 10г и 2 10Г см, так что диффузионный перенос заметен и в низкотемпературной области. Сорбционная емкость при температурах вблизи 200 К достигает (1 -г 10) х X 10 см только при Т = 150 К и менее она снижается до значения (1 5) 10 см , типичного для чисто поверхностной сорбции. В области криогенных температур наблюдается очень быстрый рост Зо, который связан с переходом к бездиссоциативной сорбции и с уменьщением тепловой десорбции. [c.28] В насосах с периодическим напылением пленок, работающих при Т = 300 К, начальное значение Ро на вновь формируемых слоях постепенно снижается. При охлаждении сорбирующей поверхности жидким азотом подобный эффект не обнаружен. Он объясняется диффузией ранее поглощенного водорода в напыляемые слои и его десорбцией. Это явление можно предотвратить, напыляя толстые слои геттера или покрьшая ранее напыленный слой тонкой пленкой металла с малым коэффициентом диффузии, например никеля или меди. [c.28] Равновесное давление метана, синтезируемого при откачке водорода, в температурном интервале 200-150 К падает с 10Г до 10Г Па. Метан почти не сорбируется геттером начальный коэффициент прилипания при температурах 300 и 77 К близок соответственно к 4 х X 10Г и 5 10Г . Поглощенный при температуре 77 К метан полностью десорбируется при нагреве пленки до 130 К. [c.29] кислород, оксид угаерода. Даже при комнатной температуре коэффициент диффузии этих газов крайне мал (около 10Г см /с) диффузионная длина за 1 ч не превышает 5 10Г см. Сорбция носит чисто поверхностный характер сорбционная емкость пленки составляет (2 -г 5) 10 см (4-10 монослоев газа) и практически не меняется в температурном интервале 77—300 К. Диффузия азота в пленку при комнатной температуре возможна только по границам плотно упакованных кристаллитов. [c.29] Водяные пары. В температурной области 77—300 К пары воды сорбируются с высокой скоростью поглощение молекулы воды сопровождается вьщелением молекулы водорода. [c.29] Инеотные газы. Сорбция гедия и неона практически отсутствует даже при Г = 77 К для аргона сорбционная емкость пленки при Т = = 150 К составляет всего 10 см . Равновесное давление над пленкой равно 10г Па. Поглощенный газ полностью десорбируется при нагреве пленки. [c.29] Сорбционные характеристики пленок сильно зависят от температуры подложки, давления и состава среды при формировании геттерного слоя. Осаждение пленки на подложках, охлажденных до 77 К, заметно увеличивает скорость сорбции. Это связано с изменяющейся структурой формируемого геттерного слоя при конденсации на холодной поверхности слой аморфизуется, тогда как при Т = 300 К формируется слой с кристаллической структурой площадь физической поверхности пленки, сконденсированной при Т = 11 К, примерно на порядок выше. Распыление в среде чистого инертного газа также способствует росту начального коэффициента прилипания. [c.29] Приводя в соответствии с формулой (1.19) экспериментальные значения р при известных условиях напыления к 3 и усредняя затем полученные разными авторами значешя, можно заметно повысить точность измерений. [c.30] Плодотворность такого подхода иллюстрируется данными табл. 1.9. [c.30] Толщина термически осаждаемых геттерных пленок обычно близка к 40 нм или превышает это значение. Для таких пленок в соответствии с рис. 1.3 / = 26,5. Наиболее вероятное значеше начального коэффициента прилипания для азота, соответствующее Ро =2 1СГ и К =26,5, составляет 0,22 (разброс 14%) при температуре пленки 300 К. Аналогичные измерения и пересчет для водорода при той же температуре пленки дают Ро = 8,9 10г и 0о =1,2 1СГ (разброс 19%). Значения Ро для титановых пленок, полученные по усредненным результатам опубликованных исследований, приведены в табл. 1.10 температура газа 300 К. [c.30] Символу С , в формулах (1-21) - (1.23) отвечает полное насыщение пленки сорбированным газом. Для водорода, оксида углерода и кислорода одному атому насыщенной напыленной пленки соответствует одна поглощенная молекула газа. На одну поглощенную молекулу азота в насыщенной пленке приходится два атома титана. [c.34] Поглощение ионизованных инертных газов имеет некоторые особенности. Непрерывное запыление поверхности атомами геттера позволяет, как видно из рис. 1.11, довести вероятность захвата ионов до 0,6. Оптимальная энергия ионов =0,5 -г 0,7 кэВ, оптимальное отнощение плотностей потока ионов и потока напыляемых атомов близко к 0,2. [c.35] Вернуться к основной статье