зовні атмосферний, то дифузія з боку атмосфери растворяющегося в стінках газу може привести до проникнення деяких атмосферних газів всередину вакуумної системи. Це натікання газу може бути кількісно визначено деяким потоком натекания.
Усталене протягом. Припустимо, що по одну сторону стінки площею 1 см 2 і товщиною L мається тиск р1 а по інший - тиск p2. Згідно рівняння (3.54), об'ємні концентрації газу на обох поверхнях будуть відповідно
Показник ступеня і може мати значення 1, 1/2 і т.д. в залежності від властивостей газу і характеристик матеріалу стінки. При p2 gt; p1 дифузія відбувається від поверхні 2 до поверхні 1. Потік, що відповідає цій дифузії, знаходиться із закону Фіка:
Рівняння (3 59) можна проінтегрувати у відповідних межах, приймаючи D=const, а також I1=const в сталому потоці:
Підставляючи вирази (3.58) для nr1 і nr2 отримаємо
Таким чином, питомий потік I1 зростає разом зі збільшенням перепаду тисків по обидві сторони стінки і зменшується при збільшенні її товщини; він пропорційний твору коефіцієнтів дифузії і розчинності газу в матеріалі стінки.
Твір коефіцієнтів розчинності r і дифузії D називається коефіцієнтом проникнення :
Криві, представлені на фіг. 3.21, показують залежність коефіцієнта проникнення від температури для деяких двоатомних газів у металах (u=1/2), а також для деяких одно- і двоатомних газів в скла та кераміки (u=1).
Як видно з кривих, в цілому проникнення газів через метали більше, ніж через скло
Проникність органічних речовин (пластмас, еластомерів і т.п.) відносно велика. Для більшості цих матеріалів коефіцієнти проникнення різних газів (особливо легко ожіжающего газів типу СО2, NН3) мають великі значення.
У табл. 3.15 наведені значення коефіцієнта проникнення деяких газів в різних металах при кімнатній температурі.
Припустимо, що маса матеріалу стінки рівномірно насичена газом при тиску р 0, а початкова об'ємна концентрація цього газу дорівнює nr0. Коли тиск над поверхнею стінки знизиться до рівня р (р lt; lt; р 0), почнеться десорбція з поверхні і перехід газу в об'єм посудини; його місце займатиме газ, дифундує з глибини матеріалу до поверхні. Очевидно, що тут же біля поверхні (при х=0) виникне градієнт концентрації. При цьому інтенсивність газовиділення з поверхні можна описати формулою:
У міру газовиділення з поверхні стінки змінюється просторове і тимчасове розподілу його концентрації в глибині матеріалу. Такий стан описується другим законом Фіка:
За умови D=const це рівняння може бути записано у вигляді
Рішення рівняння (3.676) дає потік газовиділення з одиниці поверхні дуже товстою стінки в момент т (відлічуваний з моменту початку зниження тиску):
Таким чином, I1т має максимальне значення в момент т=0 і зменшується з часом. Теоретично при х=0 I1т =?, Що означає миттєву десорбцію поверхневого шару газу. Загальна кількість газу, спливаючого з одиниці поверхні за час т, визначається інтегралом
Рівняння (3.68) і (3.69) справедливі також для випадку, коли дифузія газу відбувається з навколишнього середовища всередину тіла, в якому є газ з початковою концентрацією nr0, багато меншій концентрації навколишнього повітря. Тоді питомий потік I1 спрямований усередину твердого тіла.
3. Газовиділення з поверхні
Припустимо, що маса матеріалу стінки рівномірно насичена газом при тиску р 0, а початкова об'ємна концентрація цього газу дорівнює nr0. Коли тиск над поверхнею стінки знизиться до рівня р (р lt; lt; р 0), почнеться десорбція з поверхні і перехід газу в об'єм посудини; його місце займатиме газ, дифундує з глибини матеріалу до поверхні. Очевидно, що тут же біля поверхні (при х=0) виникне градієнт концентрації. При цьому інтенсивність газовиділення з поверхні можна описати формулою:
У міру газовиділення з поверхні стінки змінюється просторове і тимчасове розподілу його концентрації в глибині матеріалу. Такий стан описується другим законом Фіка:
За умови D=const це рівняння може бути записано у вигляді
Рішення рівняння (3.676) дає потік газовиділення з одиниці поверхні дуже товстою стінки в момент т (відлічуваний з моменту початку зниження тиску):
Таким чином, I1т має...
