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高真空中残余气体在热表面上的反应

信息来源:珂勒曦 时间:2020-07-28 08:02:00 浏览次数:-

高真空中的灼热表面是引起真空系统中气体反应和转化的关键因素之一,所以本篇螺杆真空泵厂家和大家一起聊聊高真空中残余气体在热表面上常见的反应有哪些。

小课堂残余气体在热表面上的反应

高真空环境下,虽然残余气体会因具体情况有所不同,但主要的成分一般包括H2、H2O、CO、CO2、CH4、He等。

氢气在温度高于1000K的表面上那个能够以比较大的比例离解为原子态。原子态氢很活泼,能吸附与器壁并与器壁上的杂质发生反应。如在高温钨灯丝系统中,充入H2会使H2O、H2O2、CO、CO2、CH4、C2H6的分压力升高。当真空规管的管壳、电机、热灯丝提供了碳和氧时,原子态氢可与它们反应最终生成H2O、CH4等。

氧气在真空系统的残余气体中不多,但它同样是一系列反应的重要中介因素,如与高温钨灯丝反应形成各种钨的氧化物,和金属中的碳杂质能生成CO与CO2(产生的量和碳的含量有密切关系)。在一定的高温下,氧气还可能离解成原子氧,与冷壁与电极上的碳或污物反应形成CO。

H2O在高温表面会离解反应生成H2和原子态氧,如果系统高温表面含碳,则能生成CO,原子氧会与钨等金属形成金属氧化物,然后被热灯丝离解的原子氢会还原氧化物,再次生成水,形成水蒸气循环(朗缪尔循环)。考虑到这些次级过程,H2O反应的最终气体产物会有H2、CH4、CO、CO2

CO2主要是在高温灯丝的作用下生成CO和氧。

甲烷在热表面上主要是受催化作用而离解生成H2并在表面残留下碳,这个过程是可逆。同时氢、碳反应还能形成非饱和的碳化氢。

上述这些各种气体之间彼此产生,相互转化、制约,形成循环平衡,其中碳、氧是构成这个循环平衡的关键因素,但只是中介因素,在最后的气相中并不出现,因此在循环平衡后,在气氛中所表露的成分为CO、CO2、CH4、H2O、和H2

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