Предотвращает конденсацию паров алюминия на поверхности

У меня есть ситуация, когда в вакуумной камере создаются пары алюминия ( 10 − 6   м б а р ). Я хотел бы окно, чтобы смотреть в камеру; однако образующиеся пары алюминия конденсируются на окне, затуманивая его.

Вот я и подумал, а почему бы не нагреть окно выше точки кипения алюминия? Я хотел бы использовать сапфир для окна, но его температура плавления около 2000 г.   ∘ С , ниже температуры кипения алюминия, которая ближе к 2500   ∘ С . Я не думаю, что если сапфир нагреется до такой степени, он не будет работать очень хорошо.

Однако нужно ли так жарко? Когда вы запотеваете из окна автомобиля, вы нагреваете его, но только примерно до 20   ∘ С , где-то далеко от точки кипения воды, будет ли то же самое для алюминия? Насколько горячей должна быть поверхность, чтобы конденсат перестал быть заметным (для воды или Al)?

(А вы можете придумать какие-то другие решения проблемы оконных отложений?)

Два быстрых момента. В аналогии с водяным паром парциальное давление воды ниже 1 атм. В вакууме АД Al значительно снижается .
Классический метод заключается в использовании перископического расположения двух предметных стекол с металлическим покрытием, размещенных перед окном, защищающих его от прямого осаждения. Первое, направленное к образцу или тиглю, отражается на втором предметном стекле, направленном в сторону человека или наблюдателя камеры. Осаждение на предметном стекле, обращенном к образцу, просто создает хорошее зеркало, нанесение на обратную сторону второго предметного стекла ничего не дает. Источник: в моей жизни слишком много систем тигельного/электронно-лучевого/распылительного осаждения...
@JonCuster Это очень интересно, потому что это была идея, которую я придумал, но когда я спросил физика, он предположил, что отделка будет мутной / матовой из-за депозита (он также сказал мне спросить эксперта по осаждению!). Итак, вы говорите, что это было бы блестяще, есть ли у вас какая-либо документация (производители деталей, научные статьи и т. д.), которую я мог бы сослаться на моего менеджера, подтверждающую этот подход? Кроме того, знаете ли вы по опыту, что такое макроскопическая геометрия - много ли капель пара или оставляет волнистую поверхность - поскольку мы можем использовать камеру для измерения, поэтому лучше избегать искажений!
Если отложение на зеркалах мутное и матовое, оно будет и на вашем образце, что плохо. Но, на самом деле, каждая система депонирования, которую я когда-либо использовал за последние 40 лет, имела нечто подобное, если вы хотели увидеть источник. В частности, для алюминия это очень просто.
Вы можете разместить датчик далеко от источника, чтобы до того, как пар достигнет датчика, вы могли завершить большую часть теста.
Мой опыт (несколько лет назад) испарения металлов и полуметаллов в системах сверхвысокого вакуума отражает опыт @Jon Custer. Нанесение алюминия на гладкую поверхность обычно дает довольно хорошее зеркало, пока оно не подвергнется воздействию воздуха. Таким образом, во время осаждения/конденсации ваше зеркало должно оставаться прозрачным, если только вы не наносите очень толстый слой. Мы также обычно использовали небольшую заслонку (поддерживаемую электромагнитом) для защиты нашего смотрового окна в период нагревания тигля — для защиты vp от начального, иногда нечистого газового потока.
Можете ли вы использовать что-то вроде «отрывных» слоев на своем смотровом окне, чтобы отрывать тонкий слой, когда он запотевает? Если у вас есть несколько слоев, наложенных друг на друга, и есть способ их оторвать, этот метод должен сработать как волшебство.

Ответы (3)

Это не имеет никакого отношения к температуре кипения алюминия при атмосферном давлении. Концептуально для предотвращения образования конденсата все, что требуется, — это чтобы температура внутренней поверхности окна была выше, чем температура алюминия внутри ограждения. Для уверенности должно хватить разницы в 10-20 градусов. Конечно, вы должны убедиться, что все, что вы делаете для нагрева окна, не нагревает также алюминий внутри камеры. .

Меня немного смущает эта строчка: « …для предотвращения образования конденсата все, что требуется, — это чтобы температура внутренней поверхности окна была выше, чем температура алюминия внутри ограждения ». Разве температура алюминия внутри корпуса не будет bpt. из алюминия? Не могли бы вы уточнить - поскольку это звучит так, как будто вы говорите, что поверхность окна должна быть на 10/20 C горячее, чем пар, который обязательно будет на уровне Al bpt. уже (правда, понизился из-за вакуума, но все равно горячий!)?
Вот что он говорит. Независимо от температуры, если пар собирается конденсироваться, достаточно тепла должно передаться от пара к окну, чтобы приземлившиеся там молекулы изменили свое состояние. Если вы убедитесь, что это маловероятно, они будут конденсироваться в другом месте. Тепло редко переходит из более прохладного места в значительно более теплое.
Дело не в тепловом потоке. Это равновесное давление пара при температуре окна в зависимости от равновесного давления пара при температуре Al внутри камеры.

Почему бы не сконструировать эквивалент стеклоочистителя внутри камеры? Конечно, есть материалы, которые прекрасно функционируют при температурах в камере, например, керамический материал. Вы даже можете приобрести готовые керамические лезвия — в виде бытовых керамических ножей и т. д.

Вам не нужно ломать камеру, чтобы построить механизм, заставляющий стеклоочиститель скользить по внутренней поверхности вашего окна. Я полагаю, что в продаже есть керамика, пропитанная магнитными частицами. Вы можете управлять движением лезвия с помощью магнитной индукции. Вы даже можете использовать ручной магнит для ручного перемещения лезвия.

Интересная идея, хотя я не упомянул, что это установка электронного луча, любые движущиеся магнитные поля было бы сложно учесть на пути электронов. Кроме того, я скептически отношусь к возможности; есть ли у вас опыт чего-то подобного? Я чувствую, что металлическое покрытие может быть слишком тонким, чтобы дворник мог быть эффективным.
В качестве альтернативы стеклоочиститель может приводиться в действие механически с помощью часовой пружины. Механизм также может быть механически «запрограммирован» для работы в желаемое время и в течение желаемого периода, даже в течение нескольких определенных дней в определенное время. механизм может быть теплоизолирован, если это необходимо, с помощью керамического кожуха, чтобы выдерживать температуру в камере. Вы можете провести лабораторные эксперименты для точной настройки действия в отношении проблемы тонкости металлического покрытия. Если бы вы нашли работающие параметры, то могли бы сконструировать реальный механизм с уверенностью, что он будет функционировать так, как вы хотите.

У меня была точно такая же проблема, но с серебром. Я делал серебряные пленки на стеклянной подложке, испаряя серебро в вакууме, и, как вы говорите, пары серебра конденсировались на всем внутри вакуумной камеры.

Боюсь, я так и не нашел хорошего решения для этого. В принципе, нагрев окна выше точки кипения металла остановит конденсацию, но это вряд ли будет практично. В моем случае я в конце концов использовал подвижный экран для защиты стекла и снимал его только на короткие периоды времени, когда хотел заглянуть внутрь. Стекло по-прежнему нужно было снимать для регулярной очистки, но, по крайней мере, это немного облегчало проблему.

Размещение любого движущегося механизма внутри камеры сверхвысокого вакуума может быть проблемой, хотя я думаю, что если вы работаете только с 10 − 6 торр это не должно быть так уж плохо.

Предотвращает конденсацию паров алюминия на поверхности
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v