Физические процессы в датчике низкого вакуума типа Пирани

С помощью оже-электронной спектроскопии и терморезистивных методов исследованы физические процессы, приводящие к газовому охлаждению нагретых молибденовых нитей в области температур 350–1300 K и давлений 760–10$^{-3}$ Torr, соответствующих диапазону работы вакуумного датчика типа Пирани. В качестве газа был использован азот. Показано, что в области высоких температур (800–1300 K) на поверхности формируется слой хемосорбированного атомарного азота, который не участвует в адсорбционно-десорбционном равновесии при более низких температурах. В области температур 300–400 K на поверхности находятся физадсорбированные молекулы N$_2$, и охлаждение осуществляется только за счет них. В вакуумном интервале 10$^{-3}$–1 Torr охлаждение нагревателя осуществляется за счет равновесия между потоком падающих и термодесорбирующихся молекул, которое хорошо описывается формулой Герца–Кнудсена и десорбцией первого порядка с энергией активации $\sim$0.55 eV. Наоборот, при высоких давлениях, близких к атмосферному, это охлаждение осуществляется за счет термической десорбции молекул газа из практически заполненного монослоя, что снижает ее относительную эффективность на много порядков величины.