स्टील्स के Outgassing दरों का मापन
Summary
A protocol for the measurement of outgassing rates of hydrogen from ordinary steel vacuum chambers using the rate-of-pressure rise method is presented.
Abstract
स्टील्स सामान्यतः क्योंकि उनके अच्छे यांत्रिक, जंग, और वैक्यूम गुणों का वैक्यूम सिस्टम के निर्माण में सामग्री का इस्तेमाल किया जाता है। स्टील्स की एक किस्म उच्च या अति उच्च निर्वात अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक कम outgassing की कसौटी को पूरा। हालांकि, किसी सामग्री इसके निर्माण की प्रक्रिया या विभिन्न प्रक्रियाओं pretreatment निर्माण के दौरान शामिल आधार पर अलग अलग outgassing दरों पेश कर सकते हैं। इस प्रकार, outgassing दरों की माप के लिए एक विशिष्ट वैक्यूम आवेदन के लिए अति आवश्यक है। इस कारण से, दर-की-दबाव वृद्धि (आरओआर) विधि अक्सर bakeout के बाद हाइड्रोजन के outgassing को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है। इस अनुच्छेद में, डिजाइन और प्रयोगात्मक आतंक विरोधी विधि में शामिल प्रोटोकॉल के निष्पादन के एक विस्तृत वर्णन प्रदान की जाती है। आतंक विरोधी विधि त्रुटियों कि outgassing या एक वैक्यूम गेज के पंप कार्रवाई से स्टेम कम करने के लिए एक कताई रोटर गेज का उपयोग करता है। दो साधारण स्टील्स के outgassing दरों (स्टेनलेस स्टील और एमआईएलडी स्टील) मापा गया। माप से पहले और स्टील्स की गर्मी pretreatment के बाद किए गए थे। स्टील्स की गर्मी pretreatment outgassing कम करने के लिए किया गया था। Outgassing की बेहद कम दरों (10 के आदेश पर – 11 Pa एम 3 सेकंड – 1 एम – 2) नियमित तौर पर अपेक्षाकृत छोटे नमूने का उपयोग करके मापा जा सकता है।
Introduction
स्टील्स नियमित तौर पर क्योंकि उनके अच्छा यांत्रिक गुणों के निर्माण में किया जाता है। कुछ स्टील्स (लौह स्टील्स, विशेष रूप से) वैक्यूम से जुड़े अनुप्रयोगों के लिए सामग्री पसंद कर रहे हैं। प्रकार और ग्रेड पर निर्भर करता है, इन स्टील्स उच्च वैक्यूम के लिए आवश्यक पर्याप्त रूप से कम outgassing दर है (एचवी, 10 – 7 <p <10 – 5 पा) या अति उच्च निर्वात (UHV, 10 -10 <p <10 – 7 Pa) सिस्टम । इसके अलावा, व्यापक अनुसंधान के विशेष pretreatment प्रक्रियाओं के विकास कि 1-3 outgassing कम की ओर से आयोजित किया गया है। Pretreatment उपायों पंप निवेश को कम करने के लिए या एचवी से UHV करने के लिए या UHV से चरम उच्च वैक्यूम (- 10 Pa पी <10) को वैक्यूम में सुधार करने के लिए तैयार कर रहे हैं।
हालांकि कई व्यावहारिक तरीके outgassing चूहे को कम करने के लिए प्रस्तावित किया गया हैलौह स्टील्स के ई, हाल के तरीकों समय और तापमान एक कम outgassing दर प्राप्त करने की आवश्यकता को कम करने पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं। 350 डिग्री सेल्सियस 450 डिग्री पर गर्मी उपचार के बजाय निर्वात से सी 800 डिग्री सेल्सियस 950 डिग्री सेल्सियस पर फायरिंग, इस दृष्टिकोण का एक अच्छा उदाहरण है। 1,4,5 इसके अलावा, एक विशिष्ट वैक्यूम आवेदन के लिए आदर्श सामग्री चुनने के लिए महत्वपूर्ण है; उदाहरण के लिए, चुंबकीय क्षेत्र परिरक्षण में इस्तेमाल के लिए एक बहुत ही कम outgassing दर के साथ एक ferritic सामग्री का चयन। 6.7
इस तरह के जांच के दौरान outgassing दर का सटीक माप उम्मीदवार सामग्री की स्क्रीनिंग या विभिन्न pretreatment प्रक्रियाओं की प्रभावशीलता की पुष्टि करने के लिए एक शर्त है। 8,9 सबसे आम प्रयोगात्मक outgassing की माप के लिए इस्तेमाल की तकनीक throughput और दर-की-दबाव वृद्धि तरीके हैं। 10 हाल ही में, विभिन्न प्रयोगों हाइड्रोजन outgassing स्पिन आतंक विरोधी विधि के प्रयोग पर आधारित दर को मापने के लिए आयोजित किया गया हैनिंग रोटर गेज (एसआरजी)। 1, एसआरजी का उपयोग कर 11-13 आतंक विरोधी विधि बहुत कम हाइड्रोजन outgassing दर है कि अक्सर सबसे कम दबाव एक निर्वात प्रणाली स्टील के बने में प्राप्त की सीमा को मापने के लिए अत्यधिक उपयुक्त है। इसका कारण यह है एसआरजी नगण्य पंप या outgassing कार्रवाई की है। इसके अलावा, एसआरजी भी उत्कृष्ट सटीकता और उच्च निर्वात और अति उच्च निर्वात श्रृंखला में अच्छा linearity है। 14
यह देखते हुए कि आतंक विरोधी प्रयोगों पर प्रकाशित साहित्य सीमित है, यह प्रयोगात्मक विवरण का वर्णन करने के लिए विधि की एक गहरी समझ विकसित करने के लिए सार्थक है। इस वीडियो लेख में, हम प्रयोग की स्थापना की प्रक्रिया में विस्तार से वर्णन है और आतंक विरोधी विधि का उपयोग outgassing माप प्रदर्शन करने के लिए विस्तृत निर्देश प्रदान करते हैं। विधि की प्रभावकारिता को प्रदर्शित करने के लिए, दो आमतौर पर इस्तेमाल किया स्टील्स (स्टेनलेस स्टील 304 और हल्के स्टील S20C) के outgassing दरों से पहले और एक पहले से गरम उपचार के बाद मापा गया हाइड्रोजन outgassin कम करने के लिएदर छ। पूर्व और बाद के उपचार के मूल्यों की तुलना में थे। एक नहीं बल्कि साधारण सेटअप का उपयोग ठेठ प्रयोगात्मक परिणामों विधि कम हाइड्रोजन degassing दरों के मूल्यांकन के लिए अनुकूलित की प्रभावकारिता प्रदर्शित करने के लिए प्रस्तुत कर रहे हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
outgassing दरों की माप के लिए कई तरीकों साहित्य में सूचना दी गई है। प्रयोगात्मक विधियों throughput, प्रवाहकत्त्व मॉडुलन, दो-पथ, आतंक विरोधी, और इन तरीकों के बदलाव शामिल हैं। हालांकि, कोई भी विधि आवश्यक outgassing डेटा प्राप…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported jointly by the Converging Research Center Program through the Ministry of Science, ICT and Future Planning, Korea (NRF-2014M3C1A8048817) and R&D Convergence Program of NST (National Research Council of Science and Technology) of Republic of Korea (CAP-14-3-KRISS).
Materials
| Sample chamber | |||
| Stainless steel, 304 | POSCO (www.posco.co.kr) | ||
| Mild steel, D3752 | Xiangtan Iron&Steel co.,LTD (http://www.hnxg.com) | ||
| Mild steel, D3752 | SeAh Besteel (www.seahbesteel.co.kr) | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cleaning | |||
| Cleaning bath | Samill IDS | Ultrasonic cleaning, heating, timer, concentration control | |
| Acetone | Samchun Chemical (www.samchun.com) | A1759 | HPLC GRADE (99.7%) |
| Tekusolv | NCH Co. (www.nch.com) | 0368-0058J | Solvents |
| BN cleaner | Henkel surface technologies (na.henkel-adhesives.com) | 6610263775 | Akkaline, pH 13 |
| Ethanol | Fisher Scientific (www.fishersci.com) | A995-4 | HPLC Reagent(99.9%) |
| Deionized water (Electro deionizer SYSTEM) | A.T.A (www.atagroup.co) | EDI SYSTEM | |
| Liquid N2 gas | Hanyoung (www.gasmaster.co.kr) | B/T 176 L | LN2 dewar, purity 99.999% |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Welding | |||
| Tungsten Inert Gas wedling machine | Thermal Arc (www.victortechnologies.com/thermalarc) | 400GTSW | Ar gas prefllow&postflow 8 liter/min, backflow 5 liter/min |
| turning jig | Vactron (www.vactron.co.kr) | Made to order | Made to order |
| Ar gas | Lindekorea (www.lindekorea.com) | Purity 99.999% | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Leak test | |||
| Leak detector | Adixen (www.adixen.fr/en/) | ASM380 | Pumping Speed(air): 9.7 l/s |
| He gas | Lindekorea (www.lindekorea.com) | Purity 99.999% | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Vacuum equipment | |||
| Spinning rotor gauge | MKS Instruments (www.mks.com) | SRG-3 | Controller, head, and thimble set |
| Industrial level meter | MKS Instruments (www.mks.com) | SRG-3 | For SRG assemble ± 1˚ |
| Oscilloscope | Tektronix (www.tek.com) | TDS2012B | |
| Residulal gas analyser | Balzers | QMA200 | m/e 0-100 |
| TMP(HiPace 80) | Pfeiffer Vacuum (www.pfeiffer-vacuum.com) | PMP03941 | Pumping Speed(N2): 67 l/s |
| Scroll pump | Anest Iwata (www.anest-iwata.co.jp) | ISP 90 | Pumping Speed(Air): 1.8 l/s |
| All-metall easy close angle valve(CF35) | VAT Inc. (www.vatvalve.com) | 54032-GE02-0002 | Rotatable flange |
| Angle valve(KF25) | MDC Vacuum Inc. (www.mdcvacuum.com) | KAV-100 | |
| Five-Way Crosses | MDC | Made to order | CF4-1/2 Spool-rotatable 1-way to CF2-3/4 Nipple 3ea, Vacuum degassed at 400℃ for 3 days |
| Reducing Tees | MDC | Made to order | CF4-1/2 Flange to CF2-3/4 Tees(Half flange), Vacuum degassed at 400℃ for 3 days |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Temperature control | |||
| Chiller | JEIO Tech (www.jeiotech.com) | RW-2025G | |
| Cooling line | LS Metal (www.lsmetal.biz) | C1100 | Level Wound Coil, Diameter 10mm |
| Heater controllers | HMT | Made to order | Bakeout program controller |
| Electrical heater tapes | Brisk heat (www.briskheat.com) | BIH101080L | |
| Thermocouple(K type) | miraesensor (www.miraesensor.com) | MR-2290 | |
| Handheld multimeter | Saehan (www.saehan.co.kr) | 3234 | |
| Data recorder(Temp.) | Yokogawa (www.yokogawa.com) | GP10-1E1F-UC10 | |
Riferimenti
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