真空知识科普丨真空材料除气的基本方法

真空材料除气是真空技术中的一个重要环节，旨在降低材料中的含气量，以提高真空系统的性能和稳定性。以下是几种常用的真空材料除气方法。

加热烘烤除气

Heating and baking degassing

加热烘烤除气是真空系统材料除气的常用方法之一。该方法通过在抽气循环的某一阶段将真空系统升温，使吸附在材料表面的气体分子因受热而加速解吸，随后通过真空泵将解吸出的气体从系统中排除。烘烤加热后，材料的解吸速率远大于在环境温度下的解吸速率，能在规定的抽气时间内达到较低的压力。加热烘烤除气的优点在于其能有效去除结合能较低的吸附气体，使真空系统的被除气部位成为比较“干净新鲜”的表面。常见的应用包括电离计（规管）的烘烤去气，以及超高真空系统的烘烤除气以减少抽空时间。

电子束轰击除气

Electron beam bombardment degassing

电子束轰击除气利用热丝或电极作为电子发射源，通过加负偏压在电场作用下使电子获得动能，打到需除气的材料表面上。电子束将大部分能量以热能的形式传给固体，使吸附在表面上的原子从表面上释放出来。同时，电子束轰击还会加热材料表面，促使内部原子向表面扩散并从表面解吸。电子束轰击除气的电子能量一般在10 keV以上，可使工件表面加热到500℃，且温度可由电气控制系统调整控制。该方法常用于纯金属阴极真空器件的除气，能迅速破坏材料表面的氧化膜并除去微突起，对改善器件尤其是高压电真空器件的特性有显著效果。然而，对于活性气体作用比较敏感的氧化物阴极器件，采用电子轰击除气时需谨慎。

离子轰击除气

degassing by ion bombardment

离子轰击除气利用离子源或空间辉光放电产生的气体离子来轰击工件材料表面，使吸附在材料表面层的气体、氧化物等发生溅射作用而分解解吸出来。轰击过程也会加热工件表面，为使溅射作用更为强烈，一般会使用惰性气体来进行离化以获得轰击离子。然而，离子轰击除气一般不能用于电真空器件的除气，因为离子轰击过程会对器件阴极产生较大危害，破坏涂层产生离子斑，对吸附有氧或卤素的电极也会产生类似破坏。

其他注意事项

Other Precautions

在真空材料除气过程中，还需注意以下几点：

1.真空除气的关键在于不断提升除气设备的工作真空度，通常要求材料除气时的工作真空度达到10^-3Pa以上。

2.材料的放气速率不仅受到材料性质和放气时间的影响，还与材料的制造工艺、贮存环境以及表面预处理方法紧密相关。因此，在除气前应对材料进行适当的预处理，如清洁表面、形成密实氧化膜等。

3.已经除气的材料应避免直接用手触摸，以免重新吸气并恢复放气总量。

4.材料的厚度和温度也会影响出气率。根据菲克扩散定律，材料越厚、温度越低，出气率的衰减就越慢。因此，在除气过程中应合理控制材料的厚度和温度。