Bu ortamda, fiber optik yüksüklerinin (metal sıkıştırma gibi) sızdırmazlık malzemeleri için özel gereksinimler nelerdir?
Yüksek vakum (HV, genellikle 10^{-7}\text{ Pa} veya 10^{-9}\text{ mbar} altındaki ortamlar için kullanılır) ortamlarında, fiber optik flanşların (fiber optik geçiş contaları olarak da bilinir) sızdırmazlık malzemeleri ve yapısal tasarımları, son derece zorlu fiziksel ve kimyasal zorluklarla karşı karşıyadır. Geleneksel elastomer contalar (örneğin, Viton O-ringler) yüksek gaz salım oranları, güçlü geçirgenlikleri ve yüksek sıcaklıkta fırınlama direnci eksiklikleri nedeniyle genellikle HV ortamlarında kullanılamaz.
HV ortamları için, fiber optik flanşların sızdırmazlık malzemeleri ve tasarımları aşağıdaki özel ve katı gereksinimlere sahiptir:
1. Son Derece Düşük Gaz Salım Oranı ve Malzemelerin İnorganikleştirilmesi
HV sistemlerinde, eser miktarda bile uçucu madde vakum derecesini hızla bozabilir.
- Harici Metal Parçalar: Çok düşük gaz salım oranına sahip metal malzemeler, örneğin 316L paslanmaz çelik, yüksek saflıkta oksijensiz bakır (OFHC) vb. kullanılmalıdır.
- Fiber Optik Sabit Medya: Fiber optik ve metal kovan arasındaki temas yüzeyinde (geçiş contası içinde), sıradan epoksi gibi organik yapıştırıcılar kesinlikle yasaktır. HV altında, son derece düşük gaz salım oranına sahip özel inorganik cam tozu kullanılmalı veya yüksek saflıkta metal lehimler (indiyum, altın-kalay alaşımları vb.) kullanılarak metalize fiber optikler lehimle sızdırmaz hale getirilmelidir.
2. Yüksek Sıcaklıkta Fırınlama Direnci (Bakeability)
Vakum bölmesinin iç duvarlarına ve flanş yüzeylerine adsorbe edilmiş su moleküllerini ve artık gazları gidermek için, HV sistemleri vakumlama sırasında onlarca saat süren yüksek sıcaklıkta fırınlamaya (genellikle 150^\circ\text{C} ila 250^\circ\text{C} arasındaki sıcaklıklarda, hatta bazen daha yüksek) ihtiyaç duyar.
- Sızdırmazlık malzemeleri ve yapılar, tekrarlanan yüksek sıcaklık döngülerine maruz kaldıktan sonra herhangi bir mekanik gevşeme, sürünme veya sızdırmazlık bozulması göstermemelidir.
3. Metal Sıkıştırma Sızdırmazlığı ve Plastik Deformasyon Mekanizması
Flanş yüzeyi ile bölme arasındaki bağlantı için, HV sistemleri genellikle CF (ConFlat) standart flanşlarını kullanır.
- Sıkıştırma Deformasyonu Prensibi: CF flanşının çelik bıçak kenarı, cıvataların yüksek basıncı altında yumuşak oksijensiz bakır (OFHC) metal rondelaya derinlemesine girer.
- Metaller arasındaki şiddetli plastik deformasyon (yani “metal sıkıştırma”) yoluyla, mikroskobik düzeyde metal yüzeyindeki düzensizlikler doldurulur ve atomik düzeyde sıkı bir uyum elde edilir. Bu tamamen metal sızdırmazlık yapısı, yalnızca son derece yüksek fırınlama sıcaklıklarına dayanmakla kalmaz, aynı zamanda 1 \times 10^{-10}\ \text{mbar}\cdot\text{l/s} altına kadar son derece düşük helyum kaçak oranları elde edilmesini de sağlar.
4. “Sanal Sızıntıları” (Virtual Leaks) Ortadan Kaldıran Fiziksel Yapı
Herhangi bir flanş içindeki küçük kör delikler, tam kaynaklanmamış küçük boşluklar veya dişli boşluklar, HV ortamında gaz depolama havuzlarına dönüşür (yani “sanal sızıntılara” neden olur, gazın yavaşça salınmasıyla vakumun hedeflenen göstergelere ulaşmasını geciktirir).
- Geçiş contası flanşının metal montajı, delikli tahliye tasarımı ile tasarlanmalı veya kaynak sırasında tam penetrasyonlu vakum TIG kaynağı veya elektron ışınlı kaynak ile kaynaklanmalı, böylece herhangi bir kapalı hacmin kalmadığından emin olunmalıdır.
5. Termal Genleşme Katsayısı (CTE) Eşleşmesi
Kuvars fiberin silika dielektriğinin termal genleşme katsayısı son derece düşüktür (yaklaşık 0.5 \times 10^{-6}/\text{K} ), paslanmaz çelik metal malzemenin termal genleşme katsayısı ise daha büyüktür (yaklaşık 16 \times 10^{-6}/\text{K} ). Yüksek sıcaklıkta fırınlama ve metal sıkıştırma deformasyonundan kaynaklanan büyük gerilimler altında, fiberin sızdırmazlık arayüzünde kesme kuvveti nedeniyle kırılmasını önlemek için geçiş genleşme alaşımları (Kovar gibi) kullanılmalı veya kaynak işleminde gerilim giderme tasarımı uygulanmalıdır.
DaCheng YongSheng (OFSCN®) İlgili Çözümler
DaCheng YongSheng, ultra yüksek vakum (HV) ve yüksek vakum ortamlarında fiber optik çıkış ve sinyal iletimi ihtiyaçları için profesyonel OFSCN® Fiber Optik Vakum Sızdırmaz Flanş ürünleri sunmaktadır.
Bu geçiş contası serisi aşağıdaki temel teknik göstergelere sahiptir:
- Vakum Serisi: KF serisi ve CF serisi sunar. Ultra yüksek vakum gereksinimleri için, CF serisi tamamen metal sızdırmazlık teknolojisini kullanır ve vakum derecesi 1 \times 10^{-7}\text{ Pa}'dan daha iyi olabilir.
- Sıcaklık Aralığı: Standart ürünler normal sıcaklıkta kullanılabilir ve 250^\circ\text{C}'ye kadar yüksek sıcaklıkta fırınlamaya dayanabilen özel olarak özelleştirilmiş ürünleri destekler, bu da HV sistemlerinin gaz giderme fırınlama işleminin gereksinimlerini tam olarak karşılar.
- Arayüz Özelleştirme: Dişi ve erkek yapıları sağlayabilir ve fiber optik sinyalinin yüksek kaliteli, düşük kayıplı iletimini sağlamak için tek kanallı veya çok kanallı yüksek yoğunluklu fiber optik geçişini destekler.