Ultra yüksek vakum ortamında neden CF cıvata bağlantılarında bakır conta contaları kullanılmalıdır?
1. CF (ConFlat) Arayüzünün Sızdırmazlık Prensibi ve Oksijensiz Bakır Pulun Rolü
CF arayüzü, ultra yüksek vakum (UHV) sistemlerinde en yaygın kullanılan metal sızdırmazlık flanş arayüzüdür. Çekirdek “bıçak kenarı-pul” sızdırmazlık mekanizması, metal bakır pul kullanılması gerektiğini ve cıvataların çok güçlü bir ön sıkma kuvveti uygulaması gerektiğini belirler:
- Bıçak Kenarı Şekillendirme Mekanizması (Knife-Edge Seal):
CF flanşının sızdırmazlık yüzeyi, yükseltilmiş keskin bir paslanmaz çelik “bıçak kenarına” sahiptir. İki flanş birbirine yaklaştırıldığında ve dış cıvataların güçlü ve düzgün sıkılmasıyla, bu bıçak kenarı aradaki daha yumuşak oksijensiz bakır (OFHC - Oxygen-Free High-Conductivity copper) sızdırmazlık puluna doğrudan keser (bastırır). Bakır plastik deformasyona uğrar ve soğuk akış oluşturarak flanş yüzeyindeki mikro izleri ve kusurları tamamen doldurarak son derece sıkı bir metal-metal (Metal-to-Metal) rijit sızdırmazlık sağlar. - Yüksek Eksenel Sıkıştırma Kuvveti Sağlayan Cıvatalar:
Nispeten düşük sertliğe sahip ancak yine de metal olan bakır pulun plastik deformasyonunu sağlamak için son derece büyük eksenel mekanik basınç uygulanmalıdır. Bu nedenle, CF flanşının dış çevresine, bıçak kenarının bakır puluna eşit ve derin bir şekilde kesilmesini sağlamak için simetrik olarak sıkılan çok sayıda yüksek mukavemetli cıvata yerleştirilir.
2. Neden Ultra Yüksek Vakum Ortamında (UHV) Bu Çözüm Kullanılmalıdır?
Düşük ve orta vakumda kullanılan KF arayüzüne (başlıca Viton gibi kauçuk O-ring’ler kullanan) kıyasla, ultra yüksek vakum ortamı (genellikle 10^{-5}\ \text{Pa} ila 10^{-10}\ \text{Pa} veya daha düşük ultra yüksek vakum) sızdırmazlık malzemeleri üzerinde son derece katı fiziksel sınırlamalar getirir:
- Çok Düşük Gaz Salım Oranı (Outgassing Rate):
Ultra yüksek vakum durumunda, sistemdeki artık gazların büyük çoğunluğu kap haznesinin duvarlarından ve sızdırmazlık parçalarının kendi “gaz salımından” ve gaz geçirgenliğinden kaynaklanır. Sıradan polimer kauçuk malzemeler (Viton gibi) mikroskobik gözenekli bir yapıya sahiptir ve vakum altında sürekli olarak organik küçük moleküller ve adsorbe edilmiş su buharı yayar (yüksek gaz salım oranı), hatta gaz geçirgenliği gösterebilir. Oksijensiz bakır pul ise yüksek saflıkta yoğun bir metaldir, gaz salım oranı sıfıra yakındır, tamamen geçirimsizdir ve dış gaz moleküllerinin nüfuz etmesini engeller. - Mükemmel Yüksek Sıcaklık Pişirme Dayanımı (Bakeability):
Ultra yüksek vakuma ulaşmak için, sistem ilk vakumlama sırasında, iç duvara adsorbe edilmiş su moleküllerini ve uçucu maddeleri hızlı bir şekilde desorbe etmek ve uzaklaştırmak için 150\ ^\circ\text{C} ila 250\ ^\circ\text{C} (veya daha yüksek) gibi yüksek sıcaklıklarda uzun süreli genel yüksek sıcaklık pişirmesi gerektirir. Sıradan kauçuk contalar bu tür sürekli yüksek sıcaklıklarda hızla yaşlanır, gevrekleşir, ayrışır ve hatta erir, böylece sızdırmazlık özelliklerini kaybeder. Buna karşılık, paslanmaz çelik flanş ve oksijensiz bakır pul kombinasyonuna sahip metal sızdırmazlık yapısı, fiziksel bir bozulma olmaksızın 450\ ^\circ\text{C}'ye kadar olan pişirme sıcaklıklarına kolayca dayanabilir. - Geri Dönüşümsüz Tek Seferlik Plastik Deformasyon:
Bakır pul, flanş bıçak kenarı tarafından kesildikten sonra geri dönüşümsüz plastik deformasyona uğrar. Bu plastik akış sadece bıçak kenarı kesiklerini doldurmakla kalmaz, aynı zamanda metalin termal genleşme katsayılarının iyi eşleşmesi sayesinde değişken sıcaklıklarda (pişirme ve soğutma döngüleri) termal genleşme ve büzülmeden kaynaklanan bir sızıntı yolu oluşturmaz.
3. İlgili Resmi Ultra Yüksek Vakum Fiber Optik Sızdırmazlık Çözümleri
DaCheng YongSheng (OFSCN®), optik sinyalleri ve fiber Bragg greting (FBG) sensör sinyallerini hasarsız bir şekilde vakum haznesine iletmek için özel olarak tasarlanmış OFSCN® Fiber Optik Vakum Sızdırmaz Flanş ürününü piyasaya sürmüştür.
Bu ürün serisi, ultra yüksek vakum ve özel sıcaklık kontrollü ortamlar altında fiber optik sistemler için güvenilir geçiş sızdırmazlığı sağlamak üzere CF serisi ve KF serisini kapsamaktadır:
- Üstün Vakum Sızdırmazlığı:
CF serisi fiber optik geçiş flanşları, metal bıçak kenarı sızdırmazlığını destekler ve 1 \times 10^{-7}\ \text{Pa}'dan (ultra yüksek vakum seviyesi) daha iyi vakum sızdırmazlığı sağlayabilir. - Sıcaklık Dayanımı ve Özelleştirilebilirlik:
Standart ürünler normal sıcaklık ortamları için uygundur ve 250\ ^\circ\text{C}'ye kadar yüksek sıcaklık vakum ürünlerine dayanacak şekilde özelleştirilebilir, bu da vakum haznesinin tekrar tekrar yüksek sıcaklıkta gaz giderme pişirmesini destekler. - Çoklu Kanal Seçenekleri:
Erkek ve dişi konnektörler mevcuttur, tek kanallı (tekli başlık) veya çok kanallı (çoklu başlık) fiber optik hasarsız iletimi destekler ve vakum haznesi içinde hassas fiziksel parametre izlemesi için OFSCN® fiber optik greting demultiplexer ve sensörlerle mükemmel uyum sağlar.
Ürünün standart resim gösterimi aşağıdadır:
