Cómo reducir la desgasificación en sistemas de vacío con Leybold

Existen 4 métodos para la reducción de desgasificación en un sistema de vacío: limpieza y manipulación, tratamiento de superficies, pasivación y purga y relleno. 

Conoce más sobre cada uno de ellos y cómo llevarlo a cabo.

Contenidos de este artículo:
1.- Limpieza y manipulación
2.- Tratamiento de superficies
3.- Pasivación
4.- Purga y relleno
Conclusión

1.- Limpieza y manipulación

Es un método relativamente simple que se realiza con rapidez mayoritariamente en partes individuales ex situ. Es eficaz contra la contaminación superficial fina y gruesa y disminuye las tasas de desgasificación en cualquier cosa de 50% a cinco órdenes de magnitud. Es vital preparar adecuadamente el material para alcanzar bajas tasas de desgasificación y lograr UHV.

Este proceso suele realizarse mediante los siguientes pasos:

1.- Eliminación de contaminantes gruesos como grasa, óxido o pintura.

2.- Eliminar contaminantes finos como aceites, lubricantes de corte, etc.

3.- Eliminar el hidrógeno de los materiales a granel (necesario en la mayoría de los metales).

Esta limpieza es seguida de la cocción para disminuir las tasas de desgasificación. Al crear una superficie lisa se reduce la desgasificación efectivamente.

Es clave que los artículos sean manejados cuidadosamente una vez que la preparación del material haya iniciado. Esto permite prevenir la contaminación, ya que, por ejemplo, un conjunto de huellas dactilares puede tardar varios días en absorberse. El tiempo de exposición a la humedad debe limitarse siempre en medida de lo posible.

Diagrama 3: Ejemplo de limpieza, Glow Discharge Cleaning

2.- Tratamiento de superficies

Los tratamientos de superficies reducen el área de superficie al disminuir la rugosidad mediante los métodos más comunes:

• Pulido mecánico: Es generalmente uno de los primeros tratamientos de materiales empleados para eliminar contaminantes brutos.
• Electropulido: Reemplaza una capa superficial amorfa con una capa de óxido ordenada. Resulta particularmente efectivo contra el hidrógeno / hidrocarburos. El efecto neto de la disminución de la rugosidad de la superficie se muestra en la siguiente imagen.

Ejemplo: En acero inoxidable con una tasa de desgasificación típica de ~ 2e-7 mbar / s / cm2, el electropulido reduce la desgasificación en un factor de 30. Por otro lado, el pulido mecánico disminuye la desgasificación en un factor de 50 y un bakeout de 30 horas a 250°C en un factor de más de 70,000.

Diagrama del efecto de la rugosidad superficial en la desgasificación

3.- Pasivación

La pasivación a través de recubrimientos genera una capa de barrera contra la permeación y absorción de contaminantes. 

Los recubrimientos generalmente son aplicados mediante CVD, PVD o recubrimiento por sputter a temperatura elevada (200-500 ° C) y pueden ser:

• Activo: Bombear gases (H2, CO, H2O, O2 y N2) de la cámara y atraparlos
• Pasivo: Una barrera simple

Estos recubrimientos (NEG) requieren una activación periódica por calor para mantener los sitios de superficie libres.

Como se mencionó, el bakeout es una de las técnicas de pasivación más utilizadas y confiables.

De 100 a 500°C se necesita para eliminar el vapor de agua. Para la eliminación de hidrógeno del volumen del material se requieren temperaturas más altas de hasta 1000 ° C.

Un bakeout más largo y repetido da como resultado tasas de desgasificación más bajas, como se muestra en el siguiente gráfico:
 

Diagrama 5: Ciclo de bakeout

4.- Purga y relleno

El uso de un flujo constante de un gas seco a través de la cámara permite eliminar la contaminación y disminuir la concentración de vapor de agua. Una purga corta suele ser efectiva para reducir la desgasificación. En el siguiente gráfico te mostramos como al detener el flujo de purga, la humedad puede incrementar a más del 30% en solo pocas horas. 

Diagrama 6: efecto del ciclo de ventilación/purga en la desgasificación

El relleno, o ventilación con N2 también puede disminuir el vapor de agua para los sistemas que regularmente llegan a la atmósfera, como se muestra en el gráfico anterior. Una técnica relativamente nueva de bakeout / purga emplea ciclos de bombeo / purga de gas inerte durante el bakeout y proporciona un bakeout más rápido como puedes observar en el siguiente gráfico:
 

Diagrama 7. Hornear con gas de purga y ciclo de presión

Conclusión

La desgasificación permite limitar el vacío alcanzable en un sistema y regularmente es la fuente de gas más importante en HV y UHV. Existen varias técnicas para reducir al máximo la desgasificación que incluyen acciones realizadas ex situ, como la limpieza, tratamientos de superficies, el ciclo de ventilación-purga y la eliminación del sistema.

Brindamos análisis y recomendaciones para garantizar que tu sistema de vacío sea confiable independientemente de tu aplicación y los requisitos de tu sistema de vacío.

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