المحصل

المادة الماصة هي طبقة من مادة تفاعلية توضع داخل نظام تفريغ الهواء لإتمام عملية التفريغ والحفاظ عليها. عندما تصطدم جزيئات الغاز بهذه المادة، فإنها تتحد معها كيميائيًا أو عن طريق الامتزاز . وبذلك، تزيل المادة الماصة كميات صغيرة من الغاز من الحيز المفرغ. وعادةً ما تكون هذه المادة عبارة عن طلاء يُطبق على سطح داخل الحجرة المفرغة.

يُنشأ الفراغ مبدئيًا بتوصيل وعاء بمضخة تفريغ . بعد الوصول إلى مستوى فراغ كافٍ، يُمكن إغلاق الوعاء بإحكام، أو ترك مضخة التفريغ تعمل. تُعدّ المواد المُمتصّة بالغة الأهمية في الأنظمة المُغلقة، مثل أنابيب التفريغ ، بما في ذلك أنابيب أشعة الكاثود (CRTs)، والزجاج العازل المُفرّغ ^{[ 1 ]} ، والألواح العازلة المُفرّغة ، والتي يجب أن تحافظ على الفراغ لفترة طويلة. وذلك لأن الأسطح الداخلية للوعاء تُطلق الغازات المُمتصّة لفترة طويلة بعد إنشاء الفراغ. تعمل المادة المُمتصّة باستمرار على إزالة بقايا الغاز المُتفاعل، مثل الأكسجين، طالما أنه يُمتص من السطح، أو يتغلغل باستمرار في النظام (تسربات صغيرة أو انتشار عبر مادة نفاذة). حتى في الأنظمة التي تُفرّغ باستمرار بواسطة مضخة تفريغ، تُستخدم المواد المُمتصّة أيضًا لإزالة الغاز المُتبقّي، غالبًا للوصول إلى مستوى فراغ أعلى مما يُمكن للمضخة تحقيقه بمفردها. على الرغم من وجوده بكميات ضئيلة في كثير من الأحيان وعدم احتوائه على أجزاء متحركة، إلا أن المادة الماصة تعمل في حد ذاتها كمضخة تفريغ. فهي بمثابة مستودع كيميائي مثالي للغازات المتفاعلة. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

لا تتفاعل المواد الماصة مع الغازات الخاملة ، مع أن بعضها يمتصها بطريقة عكسية. كما أن الهيدروجين يُعالج عادةً بالامتصاص لا بالتفاعل.

لتجنب تلوث المادة الماصة للهواء، يجب إدخالها إلى نظام التفريغ في حالة غير نشطة أثناء التجميع، وتنشيطها بعد التفريغ. ويتم ذلك عادةً بالحرارة. ^{[ 7 ]} وتختلف طرق التنشيط باختلاف أنواع المواد الماصة.

تم عرضه بواسطة getter

تُحفظ مادة امتصاص الغاز في خزان أثناء التجميع والتفريغ الأولي، ثم تُسخّن وتُبخّر، عادةً بالتسخين الحثي . يتفاعل مُبخّر مادة الامتصاص، وهو عادةً معدن متطاير، فورًا مع أي غاز متبقٍ، ثم يتكثف على الجدران الباردة للأنبوب مُشكّلاً طبقة رقيقة تُعرف ببقعة الامتصاص أو مرآة الامتصاص ، والتي تستمر في امتصاص الغاز. هذا هو النوع الأكثر شيوعًا، ويُستخدم في أنابيب التفريغ منخفضة الطاقة .

مادة ماصة غير قابلة للتبخر (NEG) ^{[ 8 ]}

يبقى عامل الامتصاص في شكله الصلب.

مادة ماصة للطلاء

طلاء يُطبّق على الأجزاء المعدنية لنظام التفريغ التي ستتعرض للتسخين أثناء الاستخدام. عادةً ما يكون مسحوقًا معدنيًا غير متطاير مُلبّدًا في طبقة مسامية على سطح أقطاب أنابيب التفريغ الكهربائية، والتي تُحافظ على درجات حرارة تتراوح بين 200 و1200  درجة مئوية أثناء التشغيل.

جامع النفايات بالجملة

صفائح أو شرائح أو أسلاك أو حبيبات متلبدة من معادن ماصة للغاز يتم تسخينها إما عن طريق تثبيتها على مكونات ساخنة أو بواسطة عنصر تسخين منفصل. ويمكن في كثير من الأحيان تجديدها أو استبدالها.

مضخة امتصاص أو مضخة امتصاص

في أنظمة التفريغ المختبرية، غالباً ما يتم وضع مادة امتصاص السالب السالبة في وعاء منفصل مزود بسخان خاص به، ومتصل بنظام التفريغ بواسطة صمام، بحيث يمكن استبدالها أو تجديدها عند تشبعها. ^{[ 8 ]}

مضخة امتصاص الأيونات

تستخدم هذه التقنية قطبًا كهربائيًا عالي الجهد لتأيين جزيئات الغاز ودفعها إلى سطح المادة الماصة. ويمكن لهذه التقنية تحقيق ضغوط منخفضة للغاية، وهي مهمة في أنظمة الفراغ العالي جدًا (UHV). ^{[ 8 ]}

تُحضّر المواد الماصة المُعالجة بالتبخر عن طريق وضع خزان من مادة متطايرة ومتفاعلة داخل نظام التفريغ. بعد تفريغ النظام وإحكام إغلاقه تحت تفريغ جزئي، تُسخّن المادة (عادةً باستخدام التسخين الحثي بترددات الراديو ). بعد التبخر، تترسب المادة كطبقة على الأسطح الداخلية للنظام. تُستخدم المواد الماصة المُعالجة بالتبخر (المصنوعة عادةً من الباريوم ) بشكل شائع في أنابيب التفريغ . يمكن رؤية معظم هذه المواد على شكل بقعة معدنية فضية على السطح الداخلي للغلاف الزجاجي للأنبوب. غالبًا ما تستخدم أنابيب النقل الكبيرة والأنظمة المتخصصة مواد ماصة أكثر تخصصًا، بما في ذلك الألومنيوم والمغنيسيوم والكالسيوم والصوديوم والسترونتيوم والسيزيوم والفوسفور .

إذا تعرض مُمتصّ الحرارة للهواء الجوي (على سبيل المثال، إذا انكسر الأنبوب أو حدث تسريب)، فإنه يتحول إلى اللون الأبيض ويصبح غير صالح للاستخدام. لهذا السبب، لا تُستخدم مُمتصّات الحرارة المُعالجة إلا في الأنظمة المُغلقة . يبدو مُمتصّ الحرارة الفوسفوري العامل مُشابهًا إلى حد كبير لمُمتصّ الحرارة المعدني المؤكسد، على الرغم من أنه يتميز بمظهر وردي أو برتقالي مُتقزح ، وهو ما يفتقر إليه مُمتصّ الحرارة المعدني المؤكسد. كان الفوسفور يُستخدم بكثرة قبل تطوير مُمتصّات الحرارة المعدنية.

في الأنظمة التي تتطلب فتحها للهواء لأغراض الصيانة، توفر مضخة التسامي المصنوعة من التيتانيوم وظائف مشابهة للمواد الماصة المُعالجة بالتبخير، ولكن يمكن معالجتها بالتبخير بشكل متكرر. ويمكن بدلاً من ذلك استخدام مواد ماصة غير قابلة للتبخر.

غالباً ما يلاحظ من ليس لديهم دراية بالأجهزة المغلقة ذات التفريغ، مثل أنابيب التفريغ /الصمامات الحرارية، ومصابيح الصوديوم عالية الضغط ، أو بعض أنواع مصابيح هاليد المعادن ، ترسبات مادة امتصاص الوميض اللامعة، ويظنون خطأً أنها علامة على عطل أو تدهور الجهاز. وتميل مصابيح التفريغ عالية الكثافة الحديثة إلى استخدام مواد امتصاص غير قابلة للتبخر بدلاً من مواد امتصاص الوميض.

يستطيع الخبراء في هذه الأجهزة تقييم صلابة أو جودة الفراغ الداخلي من خلال مظهر رواسب مادة امتصاص الوميض، حيث تشير الرواسب اللامعة إلى فراغ جيد. ومع استهلاك مادة الامتصاص، تصبح الرواسب رقيقة وشفافة، خاصةً عند الحواف. وقد تتخذ لونًا بنيًا محمرًا شبه شفاف، مما يدل على ضعف في إحكام الإغلاق أو الاستخدام المكثف للجهاز في درجات حرارة مرتفعة. أما الرواسب البيضاء، والتي عادةً ما تكون أكسيد الباريوم ، فتشير إلى فشل تام في إحكام إغلاق نظام الفراغ، كما هو موضح في وحدة العرض الفلورية أعلاه.

تتكون المواد الماصة غير المتبخرة ، التي تعمل في درجات حرارة عالية، عمومًا من طبقة رقيقة من سبيكة خاصة، غالبًا ما تكون الزركونيوم في الأساس ؛ ويشترط أن تشكل مواد السبيكة طبقة تخميل عند درجة حرارة الغرفة تختفي عند التسخين. تحمل السبائك الشائعة أسماءً على شكل St (Stabil) متبوعة برقم.

• يتكون St 707 من 70% زركونيوم ، و24.6% فاناديوم ، والباقي حديد .
• يتكون St 787 من 80.8% زركونيوم ، و14.2% كوبالت ، والباقي ميشمتال .
• يتكون St 101 من 84% زركونيوم و16% ألومنيوم . ^{[ 9 ]}

في الأنابيب المستخدمة في الإلكترونيات، تُغطي مادة امتصاص الشحنات صفائح داخل الأنبوب تُسخّن أثناء التشغيل العادي. أما في أنظمة التفريغ العامة، كما هو الحال في تصنيع أشباه الموصلات ، فتُوضع مواد الامتصاص كوحدات منفصلة في حجرة التفريغ، وتُشغّل عند الحاجة. تُستخدم مادة الامتصاصات المُرَسَّبة والمُنمَّطة في تغليف الإلكترونيات الدقيقة لتوفير تفريغ فائق في تجويف مُغلق. ولتحسين قدرة ضخ مادة الامتصاصات، يجب رفع درجة حرارة التنشيط إلى أقصى حد، مع مراعاة قيود العملية. ^{[ 10 ]}

من المهم بالطبع عدم تسخين المادة الماصة عندما لا يكون النظام في حالة فراغ جيدة بالفعل.

• مضخة الأيونات (الفيزياء)

• ستوكس، جون دبليو. 70 عامًا من أنابيب وصمامات الراديو: دليل للمهندسين والمؤرخين وهواة الجمع. دار فيستال للنشر، 1982.
• رايش، هربرت ج. مبادئ أنابيب الإلكترون. فهم وتصميم الدوائر البسيطة. منشورات هواة الراديو الصوتية، مايو 1995. (إعادة طبع للأصل الصادر عام 1941).

• كيفية تفعيل جهاز الجلب في GU74B / 4CX800A
• عملية تغليف بتفريغ فائق تُظهر عامل جودة يزيد عن مليوني نقطة في الجيروسكوبات الاهتزازية بتقنية MEMS ، رسائل IEEE للمستشعرات