Механизм роста криоосадка. Процесс криооткачки сопровождается фазовым переходом из газообразного состояния в твердое. Как показывают физические исследования, твердый криоосадок имеет кристаллическое строение [1-9].
Какой вакуумный насос лучше?
Металлические поверхности криопанели практически никогда не бывают идеально чистыми. Как правило, они покрыты тонкими окисными пленками и имеют на себе по меньшей мере один молекулярный слой адсорбированных газов. Даже чистые поверхности металлов ведут себя подобно полярным адсорбентам [1-6].
В начальной стадии криооткачки на поверхности образуется большое число различно ориентированных зародышей кристаллизации. Для образования зародышей необходимо, чтобы несколько молекул расположились на криопанели в позициях, соответствующих устойчивому кристаллическому строению.
Статистический характер молекулярных процессов приводит к тому, что несколько частиц могут одновременно оказаться рядом на некотором участке криопанели с пониженным энергетическим уровнем.
Из уравнения (1-15) при выполнении соотношения (1-12) может быть получено условие захвата мотекул газа щиопанелью: точно низкой температуре криопанели их взаимное притяжение окажется сильнее энергии теплового движения, пропорциональной kT. Таким образом, эти частицы оказываются центрами кристаллизации и к ним начинают присоединяться все новые частицы, объединяясь в зародыш кристалла. Последовательные стадии роста криоосадка показаны на рис. 1-10.
В начальный период на криопанели возникает множество центров кристаллизации, вокруг которых происходит рост кристаллов. Эта стадия роста криоосадка схематически показана на рис. 1-10,а, где зародыши условно обозначены крестиками. Наряду с зародышеобразованием имеет место процесс разрушения зародышей. После того как некоторым молекулам удается занять нужные позиции, энергия их движения может быть настолько велика, что они столкнут друг друга с этих позиций и сделают невозможным зародышеобразование. Кроме того, уже образовавшиеся зародыши могут быть подвергнуты бомбардировке со стороны молекул из газовой фазы, разрушающей начавшуюся кристаллизацию.
В результате роста зародышей происходит их превращение в микроскопические кристаллы. По мере роста слоя криоосадка происходит «поглощение» мелких кристаллов более крупными, в результате чего средний размер кристаллов растет по мере увеличения толщины слоя криоосадка (рис. 1-10, б).
В последующей стадии образовавшиеся кристаллы при своем дальнейшем росте сталкиваются друг с другом, создают взаимные помехи в росте и, таким образом, образуют компактный криоосадок в виде поликристал-лического твердого тела с разупорядоченной структурой, состоящей из множества мелких беспорядочно ориентированных кристаллов, именуемых кристаллитами. Размеры кристаллитов, структура криоосадка и наличие всевозможных дефектов структуры зависят от многих параметров процесса конденсации: температуры газа и криопанели, интенсивности газового потока, рода конденсируемых газов, диапазона давлений в газовой фазе, флуктуации потоков, наличия неконденсируемых примесей и др. Эта стадия роста криоосадка изображена на рис. 1-10, в.
2022