對吸氣劑除氣有關(guān)要素的探討
除氣是吸氣劑產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節,為了優(yōu)化除氣工藝做過(guò)不同形式的技術(shù)探討。在用質(zhì)譜進(jìn)行這方面探討中、初步得到了比較清晰的數據結果、為日后進(jìn)一步工作做了準備。本文簡(jiǎn)要介紹這方面情況并進(jìn)行有關(guān)討論。
除氣是吸氣劑產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節、只有經(jīng)過(guò)這一環(huán)節方能將在制品轉化成可供用戶(hù)使用的正常吸氣劑產(chǎn)品。那么對除氣工藝中有關(guān)要素進(jìn)行探討、從而為優(yōu)化除氣工藝提供依據，一直是技術(shù)追求內容之一。借助于常規的放氣量(總壓強)測試與先進(jìn)的四極質(zhì)譜分壓強可比性定量測定這兩種手段，使我們能夠在這個(gè)方面有所作為并初步得到了比較清晰的數據結果、為進(jìn)一步深入探究做了準備。
1、真空除氣與分壓強質(zhì)譜定量測定
1.1、真空除氣
對除氣爐的要求是盡可能的潔凈無(wú)油、在中低真空皆有足夠大排氣量、足夠高的極限真空、盡可能小的溫度梯度與冷端氣沉面積�，F用真空除氣爐是用渦輪分子泵(無(wú)油)為主排氣泵、極限真空可達10- 5 Pa 量級、滿(mǎn)足相關(guān)要求。真空度與溫度是除氣兩要素，而真空度為最終目標因素。Ni、Al、Cr、Fe 等Ⅰ類(lèi)金屬氣體溶解度與溫度及壓強平方根呈正比，僅提高溫度是乎無(wú)益，須提高真空度方有好的除氣效果;V、Zr、Ti、Ta 等Ⅱ類(lèi)金屬氣體溶解度與溫度呈反比而與壓強平方根呈正比，提高溫度與提高真空度皆對除氣有利[1] 。
在真空度滿(mǎn)足的情況下，合適高的除氣溫度無(wú)疑有益，如從鋼中除N2 的的除氣溫度從800℃提到1000℃時(shí)在除氣效果相同情況下時(shí)間則為原來(lái)的(1/12)(時(shí)間與除氣溫度呈反比) [1] 。但由于受爐體材料奧氏體鎳鉻不銹鋼敏化(危險)溫度(450℃開(kāi)始)的限制，除氣最高溫度不能超過(guò)450℃。除氣過(guò)程實(shí)質(zhì)就是一個(gè)凈化過(guò)程，即在一個(gè)足夠好的爐內真空環(huán)境條件與溫度場(chǎng)條件下，對被除氣的在制品進(jìn)行不同機制的凈化：吸附氣體的熱脫附;碳雜質(zhì)等的真空高溫擴散及表面氣體反應;金屬氧化物的真空分解還原；各種污染物(清洗液等殘留、手汗等人體排泄物以及相關(guān)操作用品中皆含的各種有機物、氯化物、硫化物等、塵埃、泵尾氣、潤滑油蒸汽等)的熱分解揮發(fā)遷移[1]等等凈化，從而完成由在制品向正常產(chǎn)品的轉換。
1.2、質(zhì)譜分壓強定量測定方法
采用實(shí)用有效的分壓強質(zhì)譜定量測定，從質(zhì)(分壓強)與量(總壓強)兩個(gè)方面揭示吸氣劑氣體特性?xún)群�。所�?ldquo;四極質(zhì)譜與真空計組合的分壓強定量測定”方法[2]在吸氣劑研發(fā)生產(chǎn)實(shí)踐中獲得應用、接受挑戰、得到提高。該方法是以四極質(zhì)譜測定出樣品組分氣體百分含量an 、用真空計測出樣品的讀數壓強PMR、用βm[3]對PMR 進(jìn)行定量修正得樣品的真實(shí)壓強計算值PTC、各組分氣體分壓強Pn 為PTC×an。四極質(zhì)譜測定百分含量an 為優(yōu)勢，電離真空計測定讀數(總)壓強PMR 為優(yōu)勢，所以?xún)烧呓M合定出真實(shí)(分)壓強計算值PTC 屬優(yōu)勢互補。此種方法的典型應用可達到相當好的精準水平[4] ，但非典型應用是對典型應用的某種程度的偏離，導致定量系數的準確性變差，如尺子的某種程度的失準，但若其線(xiàn)值的一致性保持較好，那么仍可依其論短長(cháng)。而決定定量系數一致性(精密性、再現性)的兩要素為：
一是an 不受系統增益特別是倍增器非常高增益波動(dòng)的影響而保持穩定;
二個(gè)是實(shí)際分辨能力恒峰寬通過(guò)H 值標定而保持一致。
這第一個(gè)要素在非典型應用中仍然存在;這第二個(gè)要素雖然不存在，但實(shí)際分辨能力恒峰寬一致性的缺失卻有如下補救措施：
一是峰位校準而確保高頻場(chǎng)正常;
二次是包括關(guān)鍵控制點(diǎn)溫濕度、開(kāi)機時(shí)間、各真空步驟時(shí)間、樣室系統烘烤升溫速率、保溫溫度與時(shí)間……要素在內的幾十個(gè)操作節點(diǎn)的“等精度測量”“過(guò)程控制”規范的實(shí)施,也有效地遏制了主要由恒峰寬電路特性因溫度差異導致的實(shí)際分辨能力R 的偏離等,從而確保在沒(méi)有H 值標定的情況下，仍有較好的an、Bn·m再現性，最終確保了非典型應用仍有較好的精密度。以下表1，表2 的數據將證明這一點(diǎn)：特別是表2 這樣在相隔數月的情況下，相同的產(chǎn)品，能有相同的除氣條件(1 層是最上層、4 層是最下層在溫度場(chǎng)中溫度情況最相似) 基本一致的蒸散條件與控制點(diǎn)溫濕度，這樣的情況很難得。完全可以肯定它們的氣體特性相同。也是本質(zhì)譜定量方法在非典型應用下仍舊有較好的數據可靠性的范例。在真空微壓強測量領(lǐng)域，絕大多數科研生產(chǎn)實(shí)際應用場(chǎng)合所普遍追求都是精密而欠準確的實(shí)用水平。本表1，表2 的數據及多年的應用經(jīng)驗都表明本方法達到這樣的實(shí)用水平。
表1 TPY406/15LC/150 隔日質(zhì)譜數據[5]
表2 同型號規格產(chǎn)品隔數月的質(zhì)譜數據比對[6]
結論
(1) 關(guān)于累計總量ΣQT不除氣累計總量ΣQT 顯著(zhù)的低于除氣后產(chǎn)品，(H2O 的趨勢相同，因H2O 與總量的關(guān)系最為緊密，H2O 大總量必然大，所以在后期的數據報告中H2O 不再單獨列出)，原因或是除氣后產(chǎn)品潔凈表面活性大，易吸附氣體所致。不除氣的q 值顯著(zhù)的高于除氣后產(chǎn)品，不除氣q 值的最大值是除氣q 值的最大值的195.40%。不除氣首幅CO 與除氣后首幅CO 出現的概率相當，出現的平均溫度在300℃左右，但是未除氣樣品的首幅CO 絕對量(分壓強)遠遠大于除氣后樣品，達到1614.97% (見(jiàn)表4)�？梢�(jiàn)不除氣屬于受污染在制品，不可轉為正常產(chǎn)品，必須經(jīng)過(guò)除氣凈化后才能轉化為正式產(chǎn)品。綜上所述ΣQT 小未必都好，所以ΣQT 不能作為吸氣劑氣體特性唯一的評判要素。
(2) 關(guān)于提高除氣溫度與吸氣劑氣體特性除氣后樣品ΣQT 隨除氣保溫溫度增加而增加;正常溫度除氣與提高除氣保溫溫度CH4\CO\O2\CO2 之和絕對分壓值相當，可能表明了過(guò)高的保溫溫度不一定有利;
(3)關(guān)于降低除氣溫度與吸氣劑氣體特性降低溫度對除氣效果不利，或需保證合適的除氣最高溫度;
參考文獻
[1] 胡漢泉，王遷. 真空技術(shù)在電真空中的應用[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，1985：3- 194.
[2] 黃理勝，李春華.一種實(shí)用的殘余氣體分壓強定量測定方法及其應用[J].真空科學(xué)與技術(shù)，1989，9（6）：406.
[3] 黃理勝.從電離計“讀數壓強”值求“真實(shí)壓強”計算值的一種方法[J].真空科學(xué)與技術(shù)，1986，6（2）：148.
[4] 黃理勝，于炳琪.常見(jiàn)混合氣體的四極質(zhì)譜定量分析方法及有效性評估[J].真空，1997，（5）：9.
[5] 朱雷，黃理勝，彭松華. 彩管吸氣劑氣體特性的質(zhì)譜研究[C].江蘇省真空學(xué)會(huì )11 屆學(xué)術(shù)會(huì )，2007.
[6] 黃理勝，彭松華.關(guān)于彩吸質(zhì)譜氣體特性評判要素研究探討.（內部）報告[R].2011.
