真空材料的出氣以及出氣率等相關計算

   任何固體材料在大氣環境下都能溶解、吸附一些氣體。當材料置于真空中時，就會因解溶、解吸而出氣。對一般真空設備來說，材料的出氣是真空系統中最主要的氣源。常用的出氣速率單位有：Pa·L／s·cm²。

    出氣速率通常與材料中的氣體含量和溫度成正比。所以有時(如電真空器件)也用高溫下材料的出氣總量作為選材依據。出氣總量的單位：考慮體積含量為主時可用Pa·L／g；考慮表面含量為主時則用Pa·L／cm²。

    材料的出氣速率除了與材料性質有關外，還和材料的制造工藝，儲存情況等有關。另外，材料的預處理工藝(如：清洗、烘烤、氣體放電轟擊、表面處理等)對材料的出氣速率影響也很大。因此選用材料出氣速率的數據時必須考慮這些情況。

    材料出氣速率是溫度的函數，表示為

則單位時間內容器器壁表面出氣量為

式中    q——出氣速率

        q_o——常數

        E——出氣活化能

        R——氣體普適常數

        T——絕對溫度

        Q_m——器壁表面出氣量

        A——出氣表面的面積

    因為出氣速率與溫度有關，所以在設計真空系統時必須選用實際使用時的溫度數據。如無此數據，則可根據兩個不同溫度下的數值按式(5)進行估算。另外從式中也可以看出，出氣速率按指數變化，所以出氣量是時間的慢變化函數(即時間延長一個數量級，出氣速率降低較慢)。已經出過氣(經除氣后)的材料經長時間暴露大氣后，能重新吸氣并恢復到原來的情況。因此，對真空系統來說，為了降低出氣率，縮短抽空時間，應該經常保持在真空狀態。例如，經常運轉的真空系統，如果只是在兩次運轉之間短時間暴露大氣的話(如1 h以內)，則大約等效為材料已在真空中進行了10 h的出氣時間；對于經常運轉而只暴露于低真空的材料，則可等效于已經歷了lOO h的出氣時間。

    另外，材料的出氣速率不僅和所經歷的出氣時間有關，而且和材料的表面預處理方法、表面狀況有很大關系。例如：對于清潔的表面來說，表面的光潔度越高，吸附的水氣就越少；在干燥氮氣或空氣中烘烤，可使不銹鋼表面形成一層密實的淡黃色氧化膜，也可以減少出氣，而且可以將表面的污染物氧化成氣體或燒掉；用有機溶劑去脂時，表面的單分子層污染是無法除掉的，只能靠在真空下烘烤來除掉。例如，溫度在200℃以上的真空環境下的烘烤可有效地除掉水氣，但要有效地除掉氫，則必須在400℃以上的溫度下進行真空烘烤。

    對真空系統設計來說，僅有材料出氣速率的數據還是不夠的，因為有許多真空泵的抽氣能力是有選擇性的，所以如果能進一步知道材料出氣中的各種氣體成分的比例，就能有針對性的選配合適的真空泵，得到更合理的設計。

    各種材料的出氣率都是用實驗方法(如動態法或靜態法測量)測得的，數據存在較大差異。各種數據可查閱有關手冊。