Počet atomů a molekul v monomolekulárná vrstvě Ni ů je stupeň pokrytí 1 vi = 4 nva 1 vief = Yvi = Y 4 nva Y je koeficient ulpení F6450 1 / 23 va = ÍSkŤ = / V nm V 8kN rr Mo vief = Y 1 P_ J8kNa 4 kT t_ = nnaL Py /"NT pY Vief = V 2kn VTWo poCet molekul, ktere ulpí na jednotce povrchu za 1s F6450 2 / 23 Adsorpční proud a rychlost i = kTvi adsorpční proud na plochu A: adsorpční rychlost : S lad [Ňak rr F6450 3 / 23 Doba pobytu molekuly na povrchu t p = tpoexp Wdes - vazbová energie (desorpční energie) J mol 1 R = 8314Jmol"1K-1 Ts - teplota povrchu tpo - nejmensí mozná doba pobytu molekuly na povrchu, závisí na druhu molekul a vlastnostech povrchu i na teplote povrchu, muze mít hodnoty z intervalu 10-13 — 10-4s inertní plyny na grafitu ~ 8 x 10-13s inertní plyny na skle ~ 0.2 x 10-13s F6450 4 / 23 Souvislost doby pobytu molekul na povrchu s tlakem Dva mezní případy: • Ts = 0 K, P =0 Pa, žádne volne molekuly, doba pobytu nekonečne velka • Ts velmi vysoka, P = nkT, žádne vazane molekuly tp — 0 s V realnem systemu po určite dobe nastane rovnovaha mezi plynem adsorbovanám na povrchu a plynem volním v objemu reaktoru. F6450 6 / 23 Doba úplného pokrytí povrchu monomolekulární vrstvou Tp = - V1ef pro orientační výpočty N1p = 0.5 x 1015 cm-2 Pro M0 = 30, T = 300 K, 7 = 0.5, P = 10-10 Pa je doba pokrytí Tp = 1.14 x 108 s ~ 3.6 let F6450 7 / 23 Povrch vakuově čistý Obvykle se považuje povrch za čistý, pokud je stupeň pokrytí menší než 0.1 Pro fyzikální a technologicke procesy a experimenty potrebujeme vyrobit a udrňžet po dostateňcnňe dlouhou dobu ňcistyí povrch. Vytvorení cisteho povrchu: • zahratí na vysokou teplotu • rozstípnutí monokrystalu • napaňrení vrstvy materiíalu • bombardovíaní povrchu ionty, nebo elektrony F6450 8 / 23 Desorpce plynu Intenzita tepelných kmitů částic pevne látky roste s teplotou. Molekuly plynu vázane na povrchů se proto mohou uvolňovat. Pro desorpci inertních plynu stacá nizsá teplota. Desorpci chemicky aktivních plynu (vazanách chemisorpcí) je obtíZna i pri vysokách teplotách. Pro vysoko-vakuovou techniku: • odplyňovaná - vysoká teplota • udrZená názkeho tlaku - názka teplota F6450 9 / 23 Počet desorbovaných molekul plynu v1des dN dr N N Tp0 10 / 23 () F6450 Rovnováha mezi adsorpci a desorpci v1ads — v1des /NT Pi — Ni ( Hdes\ V2kn VŤMČ Tpo eX'P\ RTs) AT [Na Pi f Hdes\ Nl — V2knrp0 a/Tm exp\-RŤs) 11 j 23 F6450 Vypařovaci teplo energie potřebná k přeměně jednotky hmotnosti látky při teplotě T na nasycenou paru stejne teploty. Je-li v systemu o objemu V (bez přítomnosti plynu) 1 g latky při teplote T, vzřoste tlak o dP při vzřustu teploty o dT dP dT dP — = — => P = T— P T dT dP PV = VT— = WVyp □ &i - F6450 12 / 23 Tlak nasycených par stavová rovnice pro plyn V = R P vyp P dT P RT2 InP = — Wvyp 1 + konst RT InP = A — — Ts P = P0exV( — Wvyp^ RT P0 je tlak nasycene páry pro T — oo F6450 13 / 23 () Tenže vodníí píary a Hg: T[K] Ph2o [Pa] PHg [Pa] 9O lO-20 lO-25 l2O l x lO-12 4 x lO-16 1T3 l.3 x lO-3 3.2 x lO-9 233 l3.3 2.T x lO-4 2T3 6l3 2.T x lO-2 3O3 4266 4 x lO-1 F6450 18 f 23 Význam sořpce a desorpce pro vakuovou techniku Chceme-li, aby poCet molekul na povřchu sten vakuoveho systemu zůstal co nejmenší, je nutne při dostateCne malem tlaku zajistit co mozna nejvetsí teplotu desořbujícího povřchu a to tím vyssí cím vyssí je vazbovaá eneřgie adsořbovanáeho plynu. Chceme-li udřzet vysoke vakuum v jiz odplynene apařatuře, je nutne udřzovat teplotu povřchu sten na co nejnizsí mozne hodnote. () □ &> - F6450 19 / 23 □ bp ~ F6450 20 f 23 Plyny v pevných látkach • atomární stav (O2, H2, N2 v kovech a polovodičích) • molekulární stav (O2,H2,N2 v sklech a polymerech) • volny stav • chemicky vázaná stav I kdyz jsou steny bez páru a sterbin může nastat pronikaní plynu pres stenu. Táka se to predevsím He, tento proces je velmi pomalá-Pr. Vysálacá elektronky - postupne zvysováná napetá a proudu a tám nastane pohlcená iontu do materialu. □ g - F6450 21 / 23 Rozpouštění plynu v pevných látkach koeficient rozpustnosti Pro atomární plyny v kovech a molekularní plyny ve skle, kdyz nenastava disociace molekul, platí Henryuv zakon nr = r1P Pro dvouatomarní molekulírní plyny v kovech, kdyz nastava disociace molekul, pak platí Sievertsuv zíkon v obecnem prípade nr = rP ,u = 1, 2, 3r = roexp I — I F6450 22 / 23