eng
Выпуск #1/2022
И.Ф.Ханбеков, В.П.Михайлов
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УЛЬТРАЗВУКОВОГО АКТИВИРОВАНИЯ ДИФФУЗИИ И ДЕСОРБЦИИ В ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРАХ
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УЛЬТРАЗВУКОВОГО АКТИВИРОВАНИЯ ДИФФУЗИИ И ДЕСОРБЦИИ В ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРАХ
Просмотры: 976
10.22184/1993-8578.2022.15.1.20.27
Получено: 9.02.2022 г. | Принято: 15.02.2022 г. | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.1.20.27
Научная статья
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УЛЬТРАЗВУКОВОГО АКТИВИРОВАНИЯ ДИФФУЗИИ И ДЕСОРБЦИИ В ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРАХ
И.Ф.Ханбеков1, аспирант, ORCID: 0000-0002-8381-6579
В.П.Михайлов1, д.т.н, проф., ORCID: 0000-0003-3638-7932 / mikhailov@bmstu.ru
Аннотация: Представлены результаты исследования десорбции газа с внутренних поверхностей и диффузии из толщи деталей сверхвысокочастотных электровакуумных приборов за счет одновременного термического и ультразвукового воздействия на корпус прибора. Приведены сравнения парциальных и общих давлений при различных условиях откачки. Дано физическое объяснение механизма ультразвукового активирования процессов диффузии и десорбции газовых компонентов в вакууме.
Ключевые слова: Сверхвысокочастотный электровакуумный прибор, десорбция, диффузия, термическое воздействие, ультразвуковое активирование, парциальное давление, откачка
Для цитирования: И.Ф.Ханбеков, В.П.Михайлов. Исследование процессов ультразвукового активирования диффузии и десорбции в электровакуумных приборах. Наноиндустрия. 2022. Т. 15, № 1. С. 20–27. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.1.20.27
Received: 9.02.2022 | Accepted: 15.02.2022 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.1.20.27
Original paper
RESEARCH OF THE ULTRASONIC ACTIVATION PROCESSES OF DIFFUSION AND DESORPTION IN ELECTROVACUUM DEVICES
I.F.Khanbekov1, Post-graduate, ORCID: 0000-0002-8381-6579
V.P.Mikhailov1, Doct. of Sci.(Tech), Prof., ORCID: 0000-0003-3638-7932 / mikhailov@bmstu.ru
Abstract. The results of the study of gas desorption from the internal surfaces and diffusion from the thickness of the parts of microwave electric vacuum devices resulting from simultaneous thermal and ultrasonic effects on the device body are presented. Comparisons of partial and total pressures under different conditions of pumping are given. The physical explanation of the ultrasonic activation mechanism of the processes of diffusion and desorption of gas components in vacuum is presented.
Keywords: Microwave electrovacuum device, desorption, diffusion, thermal action, ultrasonic activation, partial pressure, pumping-out
For citation: I.F.Khanbekov, V.P.Mikhailov. Research of the ultrasonic activation processes of diffusion and desorption in electrovacuum devices. Nanoindustry. 2022. V. 15, no. 1. PP. 20–27. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.1.20.27
ВВЕДЕНИЕ
Термовакуумная обработка некоторых видов электровакуумных приборов (ЭВП), например СВЧ-диапазона, является длительным и энергозатратным технологическим процессом. Откачка СВЧ ЭВП происходит по классической схеме, с использованием ступенчатого нагрева корпуса изделия и выдержки при температуре порядка 550оС. Продолжительность такого процесса может достигать нескольких десятков часов и определяется длительностью процессов диффузии и десорбции газа. Очевидно, что ускорить термовакуумную обработку ЭВП, придерживаясь классической технологии, невозможно ввиду того, что возможности термодиффузии и термодесорбции в данном случае исчерпаны, и дальнейшее повышение температуры приведет к повреждению или разрушению элементов СВЧ ЭВП. Более эффективным способом ускорения процесса удаления растворенных газов является использование наряду с нагревом нетермических видов активирования диффузии и десорбции, что позволяет интенсифицировать газовыделение и откачку [1]. Одним из способов ускорения диффузии и десорбции является ультразвуковое (УЗ) активирование [2]. Этот метод прост в реализации, экономичен и позволяет существенно повысить качество обезгаживания и сократить время термовакуумной обработки приборов.
СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ
Оснастка для УЗ-активирования процессов диффузии и десорбции в технологии откачки СВЧ ЭВП предназначена для передачи УЗ-волн, создаваемых пьезоэлектрическими преобразователями, материалу деталей откачиваемого прибора. Если пьезопластину, воспринимающую энергию модулятора колебаний привести в механический контакт с корпусом нагретого ЭВП, то во всех частях конструкции одновременно будут возбуждаться УЗ упругие механические колебания с той же частотой, которую испытывает пьезопластина.
На рис.1 показана схема крепления оснастки для УЗ-обработки ЭВП. Откачка осуществляется следующим образом. Корпус ЭВП 1 оснащается двумя концентраторами 2,3 УЗ-излучателей, двумя одинаковыми пластинами пьезокристалла 5, закрепленными прижимными шайбами 4. Эти пластины 5 выполняют разные функции в режиме определения частоты максимального прохождения УЗ-волн и в режиме откачки. При определении частоты максимального прохождения УЗ-волн через ЭВП одна пластина с помощью генератора сигналов генерирует колебания, амплитуду которых определяют на осциллографе, другая пластина осуществляет прием прошедших через ЭВП УЗ-колебаний, амплитуда которых также регистрируется на осциллографе. В режиме откачки ЭВП через штенгельную трубку 6 обе пластины 5 подключают к генератору сигналов по параллельной схеме для создания генерации на частоте максимального прохождения УЗ-волн через ЭВП. Для обеспечения устойчивой работы элементы изготавливают из монокристаллов семейства лангасита, сохраняющих свои пьезоэлектрические свойства до температуры 1 400 °С. Электропитание к пластинам 5 подают от генератора сигналов через вакуум-плотные токовые вводы на фланце откачного поста. На рис.2 показана оснастка для изучения скорости диффузионных и десорбционных процессов из меди М0Б. Оснастка содержит штенгельную трубку 1 из меди М0Б, прижимные пластинки 2, активный пьезоэлемент 3 и керамические изоляторы 4, 5.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДИФФУЗИИ И ДЕСОРБЦИИ
Механизм УЗ-активирования процессов диффузии и десорбции газовых компонентов из деталей СВЧ ЭВП достаточно сложен и состоит из нескольких одновременно происходящих процессов, которые способствуют ускорению диффузии, десорбции и вакуумной откачки газовых компонентов из корпуса прибора. Увеличение интенсивности термодесорбции с использованием УЗ-колебаний происходит в первую очередь из-за стимулирования отделения коллоидных частиц от поверхностей внутри вакуумного объема за счет их механического ускорения. Значительное количество коллоидных частиц находится на всех компонентах внутренней арматуры ЭВП. Они не только замедляют процесс газовыделения, закрывая поверхность деталей, но и сами являются источниками потоков газа. Еще одним механизмом интенсификации диффузии и десорбции газовых компонентов являются сжатие и растяжение кристаллической решетки металла и деформация межкристаллитных границ, вызванные УЗ-колебаниями структуры поликристаллического металла. Рассмотрим механизм выделения газообразного водорода из поверхностного слоя поликристаллической структуры металла при воздействии УЗ-колебаний [3–7]. Размеры кристаллитов находятся в довольно широком диапазоне от единиц до десятков микрометров, ширина межзеренных границ – от единиц до десятков ангстрем. Именно в этих межзеренных границах в основном находится газ, сорбированный на поверхности кристаллитов и растворенный в объеме металла [8–10].
Под воздействием УЗ-волн в кристаллитах возникают вынужденные упругие колебания. В этом случае ширина межкристаллических границ также изменяется с частотой вынужденных колебаний. При определенных условиях происходит резкое резонансное увеличение амплитуды упругих деформаций границ между кристаллитами. При этом снижаются силы взаимодействия атомов растворенного газа с атомами металла. Газ по межзеренным границам с большей скоростью диффундирует на поверхность, соприкасающуюся с вакуумной средой, затем десорбирует и откачивается вакуумной системой. Еще одним механизмом, интенсифицирующим диффузию газовых компонентов, является передача дополнительной энергии УЗ-колебаний кристаллической решетке металла и ускорение диффузии газа внутри кристаллитов.
Удельный поток газа qi по толщине металла ограничен диффузионным процессом, который в данном случае описывается вторым законом Фика:
, (1)
где d – половина толщины металлической детали, Nv – начальная молекулярная концентрация газа в металле, D – коэффициент диффузии газа в металле.
Коэффициент диффузии газа в металле определяется следующим образом:
, (2)
где a – постоянная кристаллической решетки металла, u – средняя тепловая скорость атомов, Eдиф – энергия активации диффузии газа.
Энергия активации E диффузии газа уменьшается за счет воздействия УЗ-волн на поликристаллическую структуру металла и ослабления сил взаимодействия атомов растворенного газа с атомами металла.
Время пребывания молекулы (атома) газа на поверхности металла:
, (3)
где τ0 – минимальное время пребывания молекулы (атома) газа на поверхности, определяемое периодом теплового колебания молекул τ0 ~ 10–13 с, Eдес – энергия десорбции.
Скорость десорбции, то есть количество молекул (атомов) газа, десорбирующих в единицу времени с единицы поверхности, может быть определена как:
, (4)
где – общее число адсорбированных молекул (атомов) газа на единицу поверхности.
Энергия Eдес десорбции газа уменьшается за счет воздействия УЗ-волн на поверхность металла и ослабления сил взаимодействия молекул (атомов) сорбированного газа с атомами металла.
Экспериментально доказана эффективность процесса активирования УЗ-колебаниями диффузии и десорбции. Суть экспериментов заключалась в регистрации повышения давления газовых компонентов в процессе откачки объема штенгеля из меди М0Б. Во всех экспериментах штенгель нагревался со скоростью примерно 2 °С/мин в диапазоне 20÷180 °С. На рис.3 показана временная зависимость изменения парциального давления и температуры атомарного водорода (1 а.е.м) при различных частотах УЗ-колебаний.
Из графиков видно, что уже при температуре более 100 °С парциальное давление атомарного водорода при одновременном воздействии УЗ-колебаний разной частоты и температуры больше, чем без УЗ-воздействия. При этом возрастают скорости диффузии и десорбции газа за счет УЗ-активирования.
На рис.4 показана временная зависимость изменения парциального давления и температуры молекулярного кислорода (32 а.е.м) при различных частотах УЗ-колебаний. Из графиков видно, что при температуре более 80 °С парциальное давление молекулярного кислорода при одновременном воздействии УЗ-колебаний разной частоты и температуры больше, чем без УЗ-воздействия. При этом возрастают скорости диффузии и десорбции газа за счет УЗ-активирования.
На рис.5 показана временная зависимость изменения суммарного давления и температуры газа при различных частотах УЗ-колебаний. Из графиков видно, что при температуре более 60 °С суммарное давление при одновременном воздействии УЗ-колебаний разной частоты и температуры больше, чем без УЗ-воздействия. При нагреве до 160 °С с одновременным включением УЗ-колебаний с частотой 55 и 300 кГц наблюдается ярко выраженный максимум суммарного давления (рис.5) и выброса газовых компонентов, в отличие от использования классической технологии обезгаживания с термической обработкой.
ВЫВОДЫ
УЗ-активирование процессов диффузии и десорбции газов совместно с нагревом позволяет повысить интенсивность десорбции газовых компонентов и диффузии из внутренних элементов обрабатываемого изделия, сократить продолжительность времени обезгаживания ЭВП и, следовательно, увеличить объемы выпуска готовой продукции. В процессе откачки при нагреве прибора с одновременным воздействием УЗ-колебаний наблюдается ярко выраженный максимум суммарного давления и газовыделения, связанный с уменьшением сил взаимодействия молекул и атомов газа с материалами вакуумной арматуры прибора.
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Ostroumov G.A., Fedotov G.A. 1973. Acoustic journal. Vol. 1. P. 76–9.
Lee I.P., Lifanov N.D., Petrov V.S., Hanbekov I.F., Kotlicki I.Yu., Alenkov I., Zabelin A.N., Sugars A. 2018. Patent RU 2 644 553.
Krestnikovskiy K.V., Panovko G.Ya., Shokhin A.E. 2016. Vibroengineering Procedia. 8, pp. 208–212.
Kudryashov B.A., Grib V.V., Gaevskii V.V., Dem’yanushko I.V., Kartsov S.K. 2017. Russian Engineering Research. V. 12. ЗЗ. 1081–3.
Dem’yanushko I.V., Kazantsev V.F., Karagodin V.I., Luzhnov Y.M., Prikhod’ko V.M. 2017. Russian Engineering Research. Vol. 12. PP. 1084–6.
Khanbekov I.F., Petrov V.S., Li I.P., Polunina A.A., Loktev D.N. Inorganic Materials: Applied Research, 2021, Vol. 12, no. 3, 680–685.
Vlasova D.V., Plokhikh A.I., Semenov M.Y., Polyanskii V.M., Safonov M.D. 2018 Metallurgist 62(5–6), pp. 432–439.
Kurkin A.S., Makarov E.L., Kurkin A.B., Rubtsov D.E., Rubtsov M.E. 2017. Metal Science and Heat Treatment. Vol. 3–4. PP. 250–4.
Emelianenko R.O., Deulin E.A. New method of ultra low gas flow control. Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1313(1). P. 012017.
Gavriushin S.S., Poliakov V.B., Prokhorov E.P., Deulin E.A. Physical basis of the device for surface cleanliness measurement. Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 872(1). P. 012051.
Декларация о конфликте интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
Научная статья
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УЛЬТРАЗВУКОВОГО АКТИВИРОВАНИЯ ДИФФУЗИИ И ДЕСОРБЦИИ В ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРАХ
И.Ф.Ханбеков1, аспирант, ORCID: 0000-0002-8381-6579
В.П.Михайлов1, д.т.н, проф., ORCID: 0000-0003-3638-7932 / mikhailov@bmstu.ru
Аннотация: Представлены результаты исследования десорбции газа с внутренних поверхностей и диффузии из толщи деталей сверхвысокочастотных электровакуумных приборов за счет одновременного термического и ультразвукового воздействия на корпус прибора. Приведены сравнения парциальных и общих давлений при различных условиях откачки. Дано физическое объяснение механизма ультразвукового активирования процессов диффузии и десорбции газовых компонентов в вакууме.
Ключевые слова: Сверхвысокочастотный электровакуумный прибор, десорбция, диффузия, термическое воздействие, ультразвуковое активирование, парциальное давление, откачка
Для цитирования: И.Ф.Ханбеков, В.П.Михайлов. Исследование процессов ультразвукового активирования диффузии и десорбции в электровакуумных приборах. Наноиндустрия. 2022. Т. 15, № 1. С. 20–27. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.1.20.27
Received: 9.02.2022 | Accepted: 15.02.2022 | DOI: https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.1.20.27
Original paper
RESEARCH OF THE ULTRASONIC ACTIVATION PROCESSES OF DIFFUSION AND DESORPTION IN ELECTROVACUUM DEVICES
I.F.Khanbekov1, Post-graduate, ORCID: 0000-0002-8381-6579
V.P.Mikhailov1, Doct. of Sci.(Tech), Prof., ORCID: 0000-0003-3638-7932 / mikhailov@bmstu.ru
Abstract. The results of the study of gas desorption from the internal surfaces and diffusion from the thickness of the parts of microwave electric vacuum devices resulting from simultaneous thermal and ultrasonic effects on the device body are presented. Comparisons of partial and total pressures under different conditions of pumping are given. The physical explanation of the ultrasonic activation mechanism of the processes of diffusion and desorption of gas components in vacuum is presented.
Keywords: Microwave electrovacuum device, desorption, diffusion, thermal action, ultrasonic activation, partial pressure, pumping-out
For citation: I.F.Khanbekov, V.P.Mikhailov. Research of the ultrasonic activation processes of diffusion and desorption in electrovacuum devices. Nanoindustry. 2022. V. 15, no. 1. PP. 20–27. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2022.15.1.20.27
ВВЕДЕНИЕ
Термовакуумная обработка некоторых видов электровакуумных приборов (ЭВП), например СВЧ-диапазона, является длительным и энергозатратным технологическим процессом. Откачка СВЧ ЭВП происходит по классической схеме, с использованием ступенчатого нагрева корпуса изделия и выдержки при температуре порядка 550оС. Продолжительность такого процесса может достигать нескольких десятков часов и определяется длительностью процессов диффузии и десорбции газа. Очевидно, что ускорить термовакуумную обработку ЭВП, придерживаясь классической технологии, невозможно ввиду того, что возможности термодиффузии и термодесорбции в данном случае исчерпаны, и дальнейшее повышение температуры приведет к повреждению или разрушению элементов СВЧ ЭВП. Более эффективным способом ускорения процесса удаления растворенных газов является использование наряду с нагревом нетермических видов активирования диффузии и десорбции, что позволяет интенсифицировать газовыделение и откачку [1]. Одним из способов ускорения диффузии и десорбции является ультразвуковое (УЗ) активирование [2]. Этот метод прост в реализации, экономичен и позволяет существенно повысить качество обезгаживания и сократить время термовакуумной обработки приборов.
СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ
Оснастка для УЗ-активирования процессов диффузии и десорбции в технологии откачки СВЧ ЭВП предназначена для передачи УЗ-волн, создаваемых пьезоэлектрическими преобразователями, материалу деталей откачиваемого прибора. Если пьезопластину, воспринимающую энергию модулятора колебаний привести в механический контакт с корпусом нагретого ЭВП, то во всех частях конструкции одновременно будут возбуждаться УЗ упругие механические колебания с той же частотой, которую испытывает пьезопластина.
На рис.1 показана схема крепления оснастки для УЗ-обработки ЭВП. Откачка осуществляется следующим образом. Корпус ЭВП 1 оснащается двумя концентраторами 2,3 УЗ-излучателей, двумя одинаковыми пластинами пьезокристалла 5, закрепленными прижимными шайбами 4. Эти пластины 5 выполняют разные функции в режиме определения частоты максимального прохождения УЗ-волн и в режиме откачки. При определении частоты максимального прохождения УЗ-волн через ЭВП одна пластина с помощью генератора сигналов генерирует колебания, амплитуду которых определяют на осциллографе, другая пластина осуществляет прием прошедших через ЭВП УЗ-колебаний, амплитуда которых также регистрируется на осциллографе. В режиме откачки ЭВП через штенгельную трубку 6 обе пластины 5 подключают к генератору сигналов по параллельной схеме для создания генерации на частоте максимального прохождения УЗ-волн через ЭВП. Для обеспечения устойчивой работы элементы изготавливают из монокристаллов семейства лангасита, сохраняющих свои пьезоэлектрические свойства до температуры 1 400 °С. Электропитание к пластинам 5 подают от генератора сигналов через вакуум-плотные токовые вводы на фланце откачного поста. На рис.2 показана оснастка для изучения скорости диффузионных и десорбционных процессов из меди М0Б. Оснастка содержит штенгельную трубку 1 из меди М0Б, прижимные пластинки 2, активный пьезоэлемент 3 и керамические изоляторы 4, 5.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ДИФФУЗИИ И ДЕСОРБЦИИ
Механизм УЗ-активирования процессов диффузии и десорбции газовых компонентов из деталей СВЧ ЭВП достаточно сложен и состоит из нескольких одновременно происходящих процессов, которые способствуют ускорению диффузии, десорбции и вакуумной откачки газовых компонентов из корпуса прибора. Увеличение интенсивности термодесорбции с использованием УЗ-колебаний происходит в первую очередь из-за стимулирования отделения коллоидных частиц от поверхностей внутри вакуумного объема за счет их механического ускорения. Значительное количество коллоидных частиц находится на всех компонентах внутренней арматуры ЭВП. Они не только замедляют процесс газовыделения, закрывая поверхность деталей, но и сами являются источниками потоков газа. Еще одним механизмом интенсификации диффузии и десорбции газовых компонентов являются сжатие и растяжение кристаллической решетки металла и деформация межкристаллитных границ, вызванные УЗ-колебаниями структуры поликристаллического металла. Рассмотрим механизм выделения газообразного водорода из поверхностного слоя поликристаллической структуры металла при воздействии УЗ-колебаний [3–7]. Размеры кристаллитов находятся в довольно широком диапазоне от единиц до десятков микрометров, ширина межзеренных границ – от единиц до десятков ангстрем. Именно в этих межзеренных границах в основном находится газ, сорбированный на поверхности кристаллитов и растворенный в объеме металла [8–10].
Под воздействием УЗ-волн в кристаллитах возникают вынужденные упругие колебания. В этом случае ширина межкристаллических границ также изменяется с частотой вынужденных колебаний. При определенных условиях происходит резкое резонансное увеличение амплитуды упругих деформаций границ между кристаллитами. При этом снижаются силы взаимодействия атомов растворенного газа с атомами металла. Газ по межзеренным границам с большей скоростью диффундирует на поверхность, соприкасающуюся с вакуумной средой, затем десорбирует и откачивается вакуумной системой. Еще одним механизмом, интенсифицирующим диффузию газовых компонентов, является передача дополнительной энергии УЗ-колебаний кристаллической решетке металла и ускорение диффузии газа внутри кристаллитов.
Удельный поток газа qi по толщине металла ограничен диффузионным процессом, который в данном случае описывается вторым законом Фика:
, (1)
где d – половина толщины металлической детали, Nv – начальная молекулярная концентрация газа в металле, D – коэффициент диффузии газа в металле.
Коэффициент диффузии газа в металле определяется следующим образом:
, (2)
где a – постоянная кристаллической решетки металла, u – средняя тепловая скорость атомов, Eдиф – энергия активации диффузии газа.
Энергия активации E диффузии газа уменьшается за счет воздействия УЗ-волн на поликристаллическую структуру металла и ослабления сил взаимодействия атомов растворенного газа с атомами металла.
Время пребывания молекулы (атома) газа на поверхности металла:
, (3)
где τ0 – минимальное время пребывания молекулы (атома) газа на поверхности, определяемое периодом теплового колебания молекул τ0 ~ 10–13 с, Eдес – энергия десорбции.
Скорость десорбции, то есть количество молекул (атомов) газа, десорбирующих в единицу времени с единицы поверхности, может быть определена как:
, (4)
где – общее число адсорбированных молекул (атомов) газа на единицу поверхности.
Энергия Eдес десорбции газа уменьшается за счет воздействия УЗ-волн на поверхность металла и ослабления сил взаимодействия молекул (атомов) сорбированного газа с атомами металла.
Экспериментально доказана эффективность процесса активирования УЗ-колебаниями диффузии и десорбции. Суть экспериментов заключалась в регистрации повышения давления газовых компонентов в процессе откачки объема штенгеля из меди М0Б. Во всех экспериментах штенгель нагревался со скоростью примерно 2 °С/мин в диапазоне 20÷180 °С. На рис.3 показана временная зависимость изменения парциального давления и температуры атомарного водорода (1 а.е.м) при различных частотах УЗ-колебаний.
Из графиков видно, что уже при температуре более 100 °С парциальное давление атомарного водорода при одновременном воздействии УЗ-колебаний разной частоты и температуры больше, чем без УЗ-воздействия. При этом возрастают скорости диффузии и десорбции газа за счет УЗ-активирования.
На рис.4 показана временная зависимость изменения парциального давления и температуры молекулярного кислорода (32 а.е.м) при различных частотах УЗ-колебаний. Из графиков видно, что при температуре более 80 °С парциальное давление молекулярного кислорода при одновременном воздействии УЗ-колебаний разной частоты и температуры больше, чем без УЗ-воздействия. При этом возрастают скорости диффузии и десорбции газа за счет УЗ-активирования.
На рис.5 показана временная зависимость изменения суммарного давления и температуры газа при различных частотах УЗ-колебаний. Из графиков видно, что при температуре более 60 °С суммарное давление при одновременном воздействии УЗ-колебаний разной частоты и температуры больше, чем без УЗ-воздействия. При нагреве до 160 °С с одновременным включением УЗ-колебаний с частотой 55 и 300 кГц наблюдается ярко выраженный максимум суммарного давления (рис.5) и выброса газовых компонентов, в отличие от использования классической технологии обезгаживания с термической обработкой.
ВЫВОДЫ
УЗ-активирование процессов диффузии и десорбции газов совместно с нагревом позволяет повысить интенсивность десорбции газовых компонентов и диффузии из внутренних элементов обрабатываемого изделия, сократить продолжительность времени обезгаживания ЭВП и, следовательно, увеличить объемы выпуска готовой продукции. В процессе откачки при нагреве прибора с одновременным воздействием УЗ-колебаний наблюдается ярко выраженный максимум суммарного давления и газовыделения, связанный с уменьшением сил взаимодействия молекул и атомов газа с материалами вакуумной арматуры прибора.
ИНФОРМАЦИЯ О РЕЦЕНЗИРОВАНИИ
Редакция благодарит анонимного рецензента (рецензентов) за их вклад в рецензирование этой работы, а также за размещение статей на сайте журнала и передачу их в электронном виде в НЭБ eLIBRARY.RU.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Ostroumov G.A., Fedotov G.A. 1973. Acoustic journal. Vol. 1. P. 76–9.
Lee I.P., Lifanov N.D., Petrov V.S., Hanbekov I.F., Kotlicki I.Yu., Alenkov I., Zabelin A.N., Sugars A. 2018. Patent RU 2 644 553.
Krestnikovskiy K.V., Panovko G.Ya., Shokhin A.E. 2016. Vibroengineering Procedia. 8, pp. 208–212.
Kudryashov B.A., Grib V.V., Gaevskii V.V., Dem’yanushko I.V., Kartsov S.K. 2017. Russian Engineering Research. V. 12. ЗЗ. 1081–3.
Dem’yanushko I.V., Kazantsev V.F., Karagodin V.I., Luzhnov Y.M., Prikhod’ko V.M. 2017. Russian Engineering Research. Vol. 12. PP. 1084–6.
Khanbekov I.F., Petrov V.S., Li I.P., Polunina A.A., Loktev D.N. Inorganic Materials: Applied Research, 2021, Vol. 12, no. 3, 680–685.
Vlasova D.V., Plokhikh A.I., Semenov M.Y., Polyanskii V.M., Safonov M.D. 2018 Metallurgist 62(5–6), pp. 432–439.
Kurkin A.S., Makarov E.L., Kurkin A.B., Rubtsov D.E., Rubtsov M.E. 2017. Metal Science and Heat Treatment. Vol. 3–4. PP. 250–4.
Emelianenko R.O., Deulin E.A. New method of ultra low gas flow control. Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1313(1). P. 012017.
Gavriushin S.S., Poliakov V.B., Prokhorov E.P., Deulin E.A. Physical basis of the device for surface cleanliness measurement. Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 872(1). P. 012051.
Декларация о конфликте интересов. Автор заявляет об отсутствии конфликтов интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, представленную в данной статье.
Отзывы читателей
