Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Исследование фотодесорбционных свойств вакуумных камер, покрытых НЭГ TiZrV Федоров Никита Вячеславович

Исследование фотодесорбционных свойств вакуумных камер, покрытых НЭГ TiZrV
<
Исследование фотодесорбционных свойств вакуумных камер, покрытых НЭГ TiZrV Исследование фотодесорбционных свойств вакуумных камер, покрытых НЭГ TiZrV Исследование фотодесорбционных свойств вакуумных камер, покрытых НЭГ TiZrV Исследование фотодесорбционных свойств вакуумных камер, покрытых НЭГ TiZrV Исследование фотодесорбционных свойств вакуумных камер, покрытых НЭГ TiZrV
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Федоров Никита Вячеславович. Исследование фотодесорбционных свойств вакуумных камер, покрытых НЭГ TiZrV : Дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.20 : Новосибирск, 2004 96 c. РГБ ОД, 61:04-1/1080

Содержание к диссертации

Введение

I Экспериментальные установки и метод измерения 18

1 Каналы вывода СИ 19

2 Установка для изучения фотодесорбционных процессов в вакуумных камерах, покрытых НЭГ TiZrV 20

2.1. Вакуумные камеры 24

3 Измерительные приборы 25

4. Метод измерения 28

4.1 Коэффициент фотодесорбции в вакуумной камере с сосредоточенной откачкой 28

4.2 Коэффициент фотодесорбции в вакуумной камере с распределенной откачкой 31

4.3 Измерение коэффициента прилипания 33

5 Подготовка к измерениям 37

5.1 Чувствительность измерений 37

5.2 Активация покрытия вакуумных камер 39

II Фотодесорбция в вакуумных камерах, покрытых НЭГ TiZrV 41

1. Вакуумная камера, полностью покрытая НЭГ 41

1.1 Коэффициенты фотодесорбции газов для «чистой» поверхности геттера. 41

1.2 Измерение коэффициента прилипания Нг. 42

1.3 Фотодесорбция в вакуумной камере с пассивированным покрытием. 46

2. Вакуумная камера, частично покрытая НЭГ 49

2.1 Измерение коэффициентов прилипания в неоднородной вакуумной камере. 49

2.2 Результаты измерений. 55

2.2.1. Коэффициент прилипания СО. 57

2.2.2. Коэффициент прилипания С02. 57

2.2.3. Коэффициент прилипания Н2. 58

2.3 Явление ненасыщения 61

2.3.1. Однородная вакуумная камера. 62

2.3.2. Динамика давления при длительном облучении 64 неоднородной вакуумной камеры.

3. Динамика давления СО под действием СИ. Фотонно стимулированная диффузия 68

3.1 Коэффициент фотонно-стимулированной диффузии 73

3.2 Равновесная динамическая плотность 74

3.3 Объяснение эффекта ненасыщения в не полностью покрытой НЭГ камере 78

4. Простая нержавеющая вакуумная камера 81

Заключение 84

Приложение.

Библиография 91

Введение к работе

Актуальность темы.

Динамичное развитие ускорительной техники в сторону увеличения энергии, ускоряемых частиц всегда накладывало определенные, весьма жесткие требования на вакуумные системы ускорителей и со временем задача обеспечения и поддержания сверхвысокого вакуума в вакуумной камере ускорителей стала отдельной научной отраслью.

До начала 70-х годов стандартная конфигурация вакуумной системы ускорителей включала в себя вакуумную камеру и соединенные с ней через фланцы стандартные откачные средства, расположенные периодически и обеспечивающие сосредоточенную откачку камеры. Повышение энергии частиц привело к уменьшению апертуры и сильному увеличению длины вакуумной камеры, что сделало невозможным использование только сосредоточенных средств откачки, особенно в присутствии десорбции газа, вызываемой синхротронным излучени-ем(СИ).

Поэтому для решения задачи обеспечения требуемого по времени жизни сверхвысокого динамического вакуума в малоапертурных протяженных камерах были реализованы специальные решения. Одним из таких решений является применение встроенных разрядных насосов, работающих в магнитном поле ускорителя и обеспечивающих распределенную откачку его вакуумной камеры. Такие встроенные распределенные насосы были применены в ИЯФ, PETRA в DESY, PEP в SLAC, TRISTAN в КЕК, и HERA в DESY.

Другим решением может быть использование криогенных методов откачки. Подробное изучение поведения плотности остаточного газа при температурах жидкого гелия под действием СИ, проведенное в ИЯФ совместно с вакуумной группой CERN, выявило необходимость использования специальной вставки в такой вакуумной камере — так называемого лайнера. Без лайнера на внутренней поверхности вакуумной камеры происходит быстрое накопление криосорбиро-ванных молекул и плотность газа под действием СИ становится неприемлемо большой уже через несколько часов работы ускорителя.

Дальнейший поиск более экономичных решений обеспечения сверхвысокого вакуума при комнатной температуре позволил отказаться от магнитного поля для осуществления откачки. Так впервые в ускорителе LEP в Швейцарии, CERN для откачки вакуумной камеры был применен неиспаряемый геттер (НЭГ).

Геттерный насос (StlOl) в виде полоски константана шириной 30 мм с нанесением на нее с обоих сторон геттера Zr84-A116 располагался внутри вакуумной камеры, обеспечивая откачку около 23 км протяженности камеры при общем периметре в 27 км. Использование геттерного насоса StlOl в дипольной вакуумной камере LEP позволяло получить скорость откачки водорода порядка 2000

№С НАЦИОНАЛЬНАЯ і

БК&ЛНОГЕКА J

СПетербург /у* \

-*».

Л'С* на метр длины и статический вакуум без пучка на уровне 2*10" Торр, после прогрева всей системы при 150 С в течении 24 часов.

Однако в процессе работы ускорителя десорбция газов Нг, СНд, СО и 0( СО стенок камеры под действием синхротронного излучения приводила к накоплению поверхностной плотности молекул и уменьшению скорости откачки, для восстановления которой требовалась частая реактивация насоса.

Несмотря на успешное применение геттера StlOl в LEP сравнительно высокая температура активации (750 С) и усложнение геометрии вакуумной камеры для его размещения привели к поиску новых решений обеспечения вакуума в вакуумных камерах малых размеров. Так появился геттер St707, на основе сплава Zr(70%)-V(24.6%)-Fe(5.4%) толщиной 0.1 мм, наносимый на материал основы нержавеющую сталь или константан.

Геттер St707 был выполнен в виде кольцевых блоков и может быть размещен вставкой по периметру цилиндрической вакуумной камеры, фактически не занимая дополнительного пространства. Причем, в отличие от StlOl, геттер имеет меньшую температуру активации Т=350-400 С и не требует дополнительных электрических вводов, а его активация осуществляется простым прогревом вакуумной камеры при указанной температуре.

При использовании гетера St707 в цилиндрической вакуумной камере из нержавеющей стали длиной 3 м и диаметром 160 мм после внешнего прогрева в течение часа при температуре 350 С была получена скорость откачки 10 Л-С* на метр длины и давление ниже 10" Торр.

С целью еще большего увеличения скорости откачки можно уменьшать расстояние между стенками камеры и насосом, однако это не приведет к уменьшению газовой нагрузки со стороны стенок. И для обеспечения наиболее плотного контакта между насосом и стенками камеры был сделан очередной шаг - наносить гетгерное покрытие прямо на стенки вакуумной камеры.

Такая процедура превращает внутреннюю поверхность вакуумной камеры из источника газа в эффективный насос, а величина размера такого насоса не превосходит нескольких микрон.

Производство такого покрытия осуществляется методом магнетронного распыления и позволяет получать на материале основы пленки заданной толщины и химического состава.

В начале 90-х годов в CERN стартовал проект ускорителя следующего поколения ТэВ-ного диапазона LHC на энергию 2-7 ТэВ [1], в теплой части вакуумной камеры которого планируется использование пленок НЭГ [2, 32]. При этом покрытие должно иметь температуру активации, совместимую с температурой прогрева системы и не превышающую 200 С. Был протестирован ряд покрытий различного состава из элементов Ті, Zr, Hf, Nb, V [33], а также некоторые двой-

ные и тройных их сплавы [34] и найден оптимальный состав покрытия Ti(30%}-Zr(20%}-V(50%) с температурой активации 180 С [35,36].

Измерения коэффициентов прилипания для этого покрытия показали, что для водорода эта величина находится в пределах 6-Ю" 2*10" , и 0.4 0.8 для СО и СОг [37], а механизм поглощения водорода носит объемный характер и сопровождается диффузией водорода в объем пленки в отличие от СО или СОг, которые остаются на поверхности [38].

Кроме того, высокая предельная растворимость кислорода для элементов VI b группы позволяет производить многократные вскрытия на атмосферу с последующей реактивацией без заметного уменьшения скорости откачки. Измерения, выполненные для TiZrV показали, что после 52 вскрытий на атмосферу скорость откачки по водороду уменьшается на 50% [37].

Таким образом, вакуумная технология, позволяющая получать покрытия вакуумных камер с исчезающе малыми размерами (несколько микрон), превосходными вакуумными характеристиками, малой температурой активации, прочным крепления покрытия на материале вакуумной камеры и возможностью проведения многократных реактиваций покрытия обеспечивала весьма привлекательное вакуумное решение. Однако для его применения в вакуумных камерах ускорителей необходимо было ответить на главный вопрос о динамическом поведении давления газа в такой вакуумной камере в процессе облучения ее стенок синхротронным излучением.

Цель работы.

Исследовать свойства вакуумных камер, покрытыхНЭГ TiZrV при облучении синхротронным излучением.

Определить коэффициенты фотодесорбции основных газов в условиях реального облучения СИ покрытия НЭГ вакуумной камеры после активации ее покрытия внешним прогревом.

Определить при наборе какой дозы скорость откачки покрытия заметно уменьшится и потребует реактивации. При этом поскольку поглощение водорода сопровождается его диффузией внутрь, особое внимание следует уделить газам, остающимся на поверхности, таким как СО И СОг.

Научная новизна.

Впервые проведено подробное исследование фотодесорбционных свойств вакуумных камер, покрытых НЭГ TiZrV.

Показано, что динамическое давление основных остаточных газов и соответствующие коэффициенты фотодесорбции при облучении покрытия НЭГ TiZrV существенно меньше, чем в случае нержавеющей стали. Экспериментально обнаружен эффект ненасыщения при длительном облучении вакуумной камеры, в которой для усиления стимулированной газо-

вой нагрузки использовалось неполное покрытие поверхности.

Экспериментально обнаружено явление фотонно-ститмулированной откачки молекул СО в вакуумной камере, покрытой НЭГ TiZrV.

Разработана модель поведения СО при облучении СИ и экспериментально определен параметр модели.

Введено понятие равновесной динамической поверхностной плотности, объясняющее явление ненасыщения в вакуумной камере, покрытой НЭГ TiZrV. Сформулирован критерий ненасыщения.

Для проведения экспериментальных исследований была разработана и изготовлена экспериментальная установка, в которой использовано устройство для повышения чувствительности при измерении малых коэффициентов фотодесорбции покрытия НЭГ.

Практическая значимость работы.

В результате обнаруженных в ходе проведенных исследовании исключительных фотодесорбционных свойств покрытия TiZrV, было принято решение об его использовании в теплой части вакуумной камеры коллайдера ГНС.

Автор выносит на защиту следующие результаты проделанной работы:

1. Впервые измерены коэффициенты фотодесорбции основных остаточных газов при облучении СИ вакуумных камер из нержавеющей стали, покрытых TiZrV. Показано, что после активации покрытия при Т=180±5 С начальные коэффициенты фотодесорбции Ц основных остаточных газов существенно меньше, чем в случае нержавеющей стали. Также показано, что с набором фотонной дозы коэффициенты фотодесорбции не изменяются.

2. Оценены коэффициенты прилипания газов СО и СОг.с использованием раз
работанного метода оценки коэффициентов прилипания с использованием
значений динамического давления указанных газов при облучении вакуум
ной камеры из нержавеющей стали на 87% покрытой НЭГ TiZrV.

  1. Обнаружен эффект ненасыщения покрытия при длительном облучении вакуумной камеры, когда количество десорбированного СО составило 1 монослой.

  2. С целью определения причин явления ненасыщения было проведено исследование, в результате которого было обнаружено явление фотонно-стимулированной диффузии молекул СО вглубь пленки геттера под действием СИ.

  3. Разработана модель поведения СО под действием СИ и экспериментально определен параметр модели gm - максимальный коэффициент фотонно-стймулированной диффузии.

  4. Используя введенное понятие равновесной динамической поверхностной

плотности se, объясняется явление ненасыщения в вакуумной камере, покрытой НЭГ. Указано, что ненасыщение возможно, только если для покрытия коэффициент фотодесорбции СО меньше его максимального коэффициента фотонно-стимулированной диффузии.

Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы докладывались на семинаре в Институте ядерной физики им. Г.И. Буд-кера СО РАН и на следующих конференциях: XII Международная Конференция по Использованию Синхротронного Излучения СИ-98 (Новосибирск, 18-22 июля 1998 г.), 8 European Particle Accelerator Conference EPAC-2002 (Париж, Франция, июнь 2002 г.), XIV Всероссийская Конференция по Использованию "Синхротронного Излучения СИ-2002 (Новосибирск, 15-19 июля 2002 г.), 6-я Научно-Техническая Конференция «Вакуум-2002» (Крым, Гурзуф, 17-24 сентября 2002 г.), Workshop on NEG coating (DL, ASTeC, Warrington, Cheshire, Великобритания, 23-25 сентября 2002 г.), 8 European Vacuum Conference (Берлин, 23-26 июня, 2003 г.) и опубликованы в 9 работах.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, двух частей, заключения, приложения и списка литературы из 62 наименований, изложена на 96 страницах машинописного текста, содержит 23 рисунка и 18 таблиц.

Установка для изучения фотодесорбционных процессов в вакуумных камерах, покрытых НЭГ TiZrV

На рис. 1.1 изображена установка для проведения фотодесорбционных экспериментов при облучении СИ вакуумных камер, покрытых НЭГ.

Территориальное расположение рабочей части установки в радиаци онно-безопасном бункере СИ позволяет вести длительное облучение тестируемой вакуумной камеры в процессе эксперимента и при необходимости контролировать пучок при помощи люминесцентных датчиков LD1 и LD2. Прекращение облучения достигается опусканием радиационной заслонки (SS), управляемой дистанционно. На рисунке 1.1 штриховой линией обозначена стена, отделяющая зал комплекса ВЭПП-3 от бункера СИ.

Ниже перечислены следующие основные элементы установки: . Вакуумная камера (ТС); Точка поворота вакуумной камеры относительно оси канала; . Три люминесцентных датчика (LD0 на канале вывода СИ; LDi и LD2 — в

бункере СИ); . Комбинированные насосы ПВИГ, изготовленные на основе магнитораз-рядного насоса (IP) и титанового сублимационного насоса (ТР), два из которых распложены по краям вакуумной камеры, а два других используются для поддержания вакуума канала. . Датчики давления: три квадрупольных анализатора остаточного газа (RGA) в центре трубы и по краям в откачных портах. . Чистометаллические шибера Vi, V2. . Коллиматоры D, Cv, Сь . Система напуска газа; Система прогрева установки, позволяющая осуществлять независимо прогрев вакуумной камеры и откачных портов; Термосопротивления для контроля температуры прогрева; Радиационная заслонка SS и блок управления заслонкой.

Для разделения по вакууму используются шибера Vj и V2. Шибер V2 отделяет экспериментальный объем камеры от канала вывода СИ и остается открытым только во время проведения эксперимента. Шибер Vi предназначен для сохранения вакуума кольца и перекрывается при вскрытии на атмосферу. Давление в зале комплекса контролируется по магниторазрядной лампе ПММ-46. При подготовке к экспериментам пучок СИ ограничивается пластинами коллиматора до размеров 10 мм и 15 мм соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях при этом поток фотонов, измеренный с помощью концевого коллектора в прямом относительно оси канала положений составил Г=4.2-1014 фотон-м" с -мА"1. После этого установка поворачивалась вокруг точки PIVOT и такое ее положение фиксировалось.

Инжекция газа в экспериментальный объем может производится с обоих концов вакуумной камеры через натекатели LVi и LV2. При этом для чистоты напускаемого газа предусмотрена его очистка жидким азотом. Прокачка системы осуществляется дополнительным черновым насосом типа НОРД. С целью повышения чувствительности при измерении коэффициентов фотодесорбции в вакуумной камере, покрытой НЭГ (см. п. 5.1), перед центральным датчиком RGA2 была сделана дополнительная вставка в виде конуса, схематически изображенном на рис. 1.2.

Измерительные приборы

В процессе проведения экспериментов измерение давления остаточных газов производилось квадрупольными анализаторами остаточного газа (RGA MKS) серии HAL. Этот датчик позволяет производить измерения в диапазоне от

Перед проведением экспериментов осуществлялась калибровка датчика по стандартной методике методом напуска различных газов. При этом велось одновременное измерение давления предварительно калиброванной ионизационной лампой Bayard-Alpert.

При использовании вторичного электронного умножителя коллектора, производилась его калибровка непосредственно перед началом эксперимента одновременным измерением давления в режиме с коллектором Фарадея и с ВЭУ и контролировалась в процессе работы.

Контроллеры квадрупольных анализаторов остаточного оборудованы мониторами позволяющими вести визуальное наблюдение за состоянием вакуума, одновременно выводя на экран информацию по заранее выбранным газам. Число каналов ограничено шестнадцатью, но в пределах этой цифры можно устанавливать произвольное число каналов и отслеживать состояние интересующих газов. Есть возможность выводить на экран информацию в виде спектра в заданном диапазоне давлений и масс газов, а также в виде гистограммы.

Управление контроллерами выполнено в виде диалогового меню и ведется со специальной клавиатуры на передней панели прибора. Однако потребность систематического сбора данных в процессе, как правило, довольно длительных фотодесорбционных экспериментов, привела к необходимости использования системы автоматизированного сбора информации на базе

IBM PC.

Аппаратно управление осуществляется через последовательные порты компьютера с помощью специальной управляющей программы, которая позволяет: — вести автоматизированный сбор информации во время эксперимента; — считывать информацию о режиме работы ускорителя через локальную сеть; — производить текущую обработку информации для вывода на монитор в графическом и текстовом виде в удобной для работы форме. Таким образом, график выводится по ходу эксперимента в тех или иных заранее определенных переменных и масштабе, что позволяет делать предварительные оценки о состоянии системы; — производить перенастройку оборудования во время эксперимента; — сохранять данных как в текстовом формате в виде таблиц, так и графическом формате;

Для нахождения коэффициентов фотодесорбции г], используется метод трех датчиков [22, 23], расположенных в центре и по краям вакуумной камеры и позволяющий по скачкам давления под СИ определять искомую величину г.

Вакуумная камера, частично покрытая НЭГ

С другой стороны поток десорбции под СИ с неоднородной поверхности будет складываться из газовыделения полоски нержавеющей стали, куда попадают прямые фотоны и десорбции с НЭГ, облучаемого рассеянными фотонами. Поэтому, в общем случае, можно записать здесь к представляет собой коэффициент рассеяния фотонного потока, при облучении общим фотонным потоком/ фотон-м -с"1 полоски шириной а; Р() - коэффициент, отражающий эффективность газовыделения с учетом рассеяния фотоэлектронов. Для вывода выражения (2.2) воспользуемся тем обстоятельством, что фотодесорбция под действием СИ, как принято считать, является двухступенчатым процессом [43]. Фотоны имеют малое сечение десорбции молекул (порядок 10" см ), но выбивают с поверхности фотоэлектроны, сечение де-сорбции которыми значительно выше (10" см ). Кроме того, фотоэлектроны оказывают двойное десорбирующее действие (при вылете и попадании на поверхность) [43]. Пусть прямым СИ с интенсивностью Г облучается полоска ширины а вдоль вакуумной камеры диаметра d. Рассеянный поток, составляет часть общего потока к и облучает равномерно всю поверхность трубы, так что,плотность его на единицу площади: —. На полоске нержавеющей стали общий поток фотонов (прямых и рассеянных): а на части, покрытой НЭГ: С учетом сказанного выше относительно двойного десорбирующего свойства фотоэлектрона, запишем последовательно потоки десорбции: при вылете фотоэлектронов с полоски a: при попадании на всю поверхность: Относительно коэффициента fi(k) в выражении надо сказать еще несколько слов. Фактически, этот коэффициент показывает интенсивность тренировки каждой из частей трубы и определяется через коэффициент рассеяния фотонного потока на нержавеющей полоске шириной а. Рассмотрим два пре- дельных случая: этом выражении присутствуют оба слагаемые, что говорит о том, что даже при нулевом рассеянии газовыделение будет происходить и с той части поверхности, куда не попадают фотоны. Итак, возвращаясь к нашей начальной задаче определения коэффициента прилипания, используя (2.1), (2.2) и (2.6), запишем окончательно выражение для а: Как видим для определения коэффициента прилипания по измеренному скачку давления и известных коэффициентах фотодесорбции нержавеющей стали и НЭГ, необходимо также знать параметр к — коэффициент диффузного рассеяния фотонов для нержавеющей стали при скользящем падении СИ. Вопрос измерения коэффициента к рассмотрен в приложении. На основании полученных там результатов для нержавеющей стали разумно принять коэффициент к в диапазоне е 0.2+ 0.4. Указанный разброс не критичен для наших оценочных измерений коэффициента прилипания и дает результирующую ошибку не хуже 15% в пределах этого диапазоне. Это значение также согласуется с оценкой коэффициента рассеяния, выполненного в работе [21]. В этой работе производится сравнение фотодесорбционных выходов в магнитном поле и без него при облучении вакуумной камеры из нержавеющей стали. Полученное значение к»0.24. Подставим числовые значения а и d (напомним, что ширина полоски нержавеющей стали составляет а=\ см, диаметр трубы d=2A см) и, приняв для определенности =0.3, найдем коэффициент (3(0.3) = 0.44. С учетом того, что коэффициенты фотодесорбции нержавеющей стали (см. п. 4) и НЭГ TiZrV (п. 1) различаются больше чем на порядок, обращаясь к (2.2) легко оценить, что поток фото десорбции в такой неоднородной трубе будет определяться, в основном, газовыделением узкой полоски нержавеющей стали.

Динамика давления СО под действием СИ. Фотонно стимулированная диффузия

Под статическим насыщением мы понимаем насыщение в отсутствии пучка СИ. Потоки СО устанавливались с обоих концов трубы, для чего соответствующее давление с краев устанавливалось на уровне 4-Ю"8 Торр (кривая 2 на рис. 2.10). Отклик в центре при этом не регистрировался, как и должно быть в нашей геометрии для a d/L, вплоть до наступления начала насыщения. О достижении полного насыщения, когда по всей поверхности коэффициент прилипания а=0, можно судить, когда давление в центре становится равным давлению на краях (кривая 1 на рис. 2.10).

По достижении насыщения, давление с краев было понижено до значения 2-Ю"9 Торр, что привело к адекватному понижению давления и в центре. Это было сделано с целью сохранить небольшой поток СО в систему в процессе облучения. На рис. 2.11 изображено поведение давления СО при облучении СИ.

Постоянные значения давления в центре и на краях (кривые 1 и 2 на рис. 2.11) относятся к моменту до включения СИ. Затем, сразу после начала облучения наблюдается уменьшение давления СО в центре со временем (кривая где а - коэффициент прилипания СО, rj - коэффициент фотодесорбции СО, молекул-фотон"1, С- идеальная скорость откачки для СО на единицу площа-ди, А - площадь поверхности трубы, см -м", а - геометрический фактор, Г — фотонный поток на единицу длины, фотон-м с"1, К=3.2-1019 молекул-л"1-Торр 1 - переводная константа. где стт - максимальный коэффициент прилипания; 5S - поверхностная плотность насыщения. Видим, что увеличение коэффициента прилипания со временем связано, в свою очередь, с уменьшением поверхностной плотности молекул при облучении, а это возможно только при диффузии последних вглубь покрытия под воздействием СИ. Это наблюдение получило название фотонно-стимулированной диффузии.

Для дальнейшего количественного анализа запишем изменение поверхностной плотности s(t) на единице площади поверхности с учетом трех факторов: внешнего потока газа в систему q (напомним, что в течение всего эксперимента поддерживался слабый внешний поток); потока фото десорбции цГи потока молекул вглубь пленки под действием СИ, q .

Пусть g — коэффициент фотонно-стимулированной диффузии, молекул-фотон 1, тогда поток молекул вглубь покрытия можно записать как qd-r\r, где Г- фотонный поток на единицу площади, фотон-с" -см" Т.о.,

Поскольку, как мы указали, за период облучения ток пучка, а с ним и фотонный поток T\t) уменьшаются (рис. 2.11, кривая 3), то уменьшаться будет и поток молекул внутрь gT\t), и при некотором значении Г, количество молекул, приходящих на поверхность будет равно количеству молекул, диффундирующих вглубь пленки, т.е. q+r\r = gr, о чем свидетельствуют характерные минимумы кривой P(t) (рис. 2.11, кривая 1, участки 3-5). Действительно, при этом правая часть уравнения (2.23) обращается в нуль, а значит из (2.22) и (2.21), нулю равна и производная dP/dt.

При дальнейшем уменьшении gl\t) производная dP/dt изменяет знак и давление снова начинает увеличиваться, поскольку накопление молекул на поверхности происходит быстрее, чем их отвод внутрь.

Похожие диссертации на Исследование фотодесорбционных свойств вакуумных камер, покрытых НЭГ TiZrV