玻璃的渗透率与放气

    (1)玻璃的渗透率。在室温下，基本上可以忽略气体对玻璃的渗透，除了H₂和He之外，实际上玻璃对其余所有的气体都不渗透。这也是考虑选用玻璃作真空系统，尤其是形状复杂的系统的器壁材料的因素之一。

    气体分子的直径对渗透量的影响很大，He分子直径最小，因而渗透量最大，而Ar、N₂和O₂的分子直径较大，对玻璃基本上不能渗透。

    实验证明：由于He分子极小，故在室温下He能渗入玻璃，其渗透率的值随着温度升高按指数规律增大。

    氢对玻璃的渗透率远小于氦，因而氦气是超高真空系统内主要的残留气体。玻璃的成分组成对氦的渗透影响非常大，不同种类的玻璃，其氦的渗透系数会有很大差别。氦对石英玻璃的渗透率最大，对硼硅硬玻璃的渗透较少，而对钠钙软玻璃的渗透最少，因而铝硅软玻璃最适于用来制作超高玻璃真空系统。只有用某些特殊玻璃(如铝硅酸盐玻璃)，才能获得高于10^-10Pa的真空度。

    (2)玻璃的放气与除气。虽然玻璃本身固有的蒸气压极低(10^-13~10^-23Pa),但在制备玻璃过程中，气体被捕获于玻璃内部成为合成产物。这些气体大都由H₂O、CO₂、CO、O₂组成。玻璃的放气气源除了溶解于玻璃内的气体外，还被吸附在玻璃的表面上，吸附的主要成分也是水汽。玻璃有一特殊的表面层，水汽的扩散系数在表层比内部大得多。玻璃的常温放气主要来自表层，如用HF酸腐蚀掉该表层，放气量可大大减少。当玻璃表面生成水化物时，会破坏玻璃边界的密封性能。尤其是玻璃处于蒸气中时，其硅胶表面呈海绵状，大量的水蒸气吸附在其中。

    溶解和吸附的气体是高真空玻璃系统的放气来源，未经烘烤的硼硅玻璃系统的放气流量可达10^-5Pa·m3/(s·m2)。经真空烘烤除气后可以大大减少常温放气量。因而在高真空中使用的玻璃至少应在其最高工作温度下彻底地去气。

(慧朴科技，huiputech)