真空镀膜机材料的出气以及出气率等相关计算

    任何固体材料在大气环境下都能溶解、吸附一些气体。当镀膜机材料置于真空中时，就会因解溶、解吸而出气。对一般真空设备来说，材料的出气是真空系统中最主要的气源。常用的出气速率单位有：Pa·L／s·cm2。

    出气速率通常与材料中的气体含量和温度成正比。所以有时(如电真空器件)也用高温下材料的出气总量作为选材依据。出气总量的单位：考虑体积含量为主时可用Pa·L／g；考虑表面含量为主时则用Pa·L／cm2。

    材料的出气速率除了与材料性质有关外，还和材料的制造工艺，储存情况等有关。另外，材料的预处理工艺(如：清洗、烘烤、气体放电轰击、表面处理等)对材料的出气速率影响也很大。因此选用材料出气速率的数据时必须考虑这些情况。

    材料出气速率是温度的函数，表示为

q=qoexp(-E/RT)

(5)

则单位时间内容器器壁表面出气量为

Qm=A·q

(6)

式中    q——出气速率

        qo——常数

        E——出气活化能

        R——气体普适常数

        T——绝对温度

        Qm——器壁表面出气量

        A——出气表面的面积

    因为出气速率与温度有关，所以在设计真空系统时必须选用实际使用时的温度数据。如无此数据，则可根据两个不同温度下的数值按式(5)进行估算。另外从式中也可以看出，出气速率按指数变化，所以出气量是时间的慢变化函数(即时间延长一个数量级，出气速率降低较慢)。已经出过气(经除气后)的材料经长时间暴露大气后，能重新吸气并恢复到原来的情况。因此，对真空系统来说，为了降低出气率，缩短抽空时间，应该经常保持在真空状态。例如，经常运转的真空系统，如果只是在两次运转之间短时间暴露大气的话(如1 h以内)，则大约等效为材料已在真空中进行了10 h的出气时间；对于经常运转而只暴露于低真空的材料，则可等效于已经历了lOO h的出气时间。

    另外，材料的出气速率不仅和所经历的出气时间有关，而且和材料的表面预处理方法、表面状况有很大关系。例如：对于清洁的表面来说，表面的光洁度越高，吸附的水气就越少；在干燥氮气或空气中烘烤，可使不锈钢表面形成一层密实的淡黄色氧化膜，也可以减少出气，而且可以将表面的污染物氧化成气体或烧掉；用有机溶剂去脂时，表面的单分子层污染是无法除掉的，只能靠在真空下烘烤来除掉。例如，温度在200℃以上的真空环境下的烘烤可有效地除掉水气，但要有效地除掉氢，则必须在400℃以上的温度下进行真空烘烤。

    对真空系统设计来说，仅有材料出气速率的数据还是不够的，因为有许多真空泵的抽气能力是有选择性的，所以如果能进一步知道材料出气中的各种气体成分的比例，就能有针对性的选配合适的真空泵，得到更合理的设计。

    各种材料的出气率都是用实验方法(如动态法或静态法测量)测得的，数据存在较大差异。各种数据可查阅有关手册。