IV.1.6.5 Efusní metoda: Měření hmotnostního úbytku
IV.1.6.5.1 Aparatura
Zařízení se skládá z následujících částí:
- blok, ve kterém jsou umístěny efusní komůrky, s možností termostatování a evakuace,
- vysokovakuová vývěva (např. difusní vývěva nebo turbomolekulární vývěva) a podtlakové měřidlo,
- zařízení pro zachycování par se zkapalněným dusíkem nebo suchým ledem.
Elektricky vyhřívaný hliníkový vakuový blok se čtyřmi ocelovými efusními komůrkami je znázorněn jako příklad na obrázku 5. Membrána z korozivzdorné oceli tloušťky asi 0,3 mm s efusním otvorem o průměru 0,2 až 1 mm je připojena k efusní komůrce víčkem opatřeným závitem.
IV.1.6.5.2 Postup měření
Do každé efusní komůrky se umístí referenční a zkušební látka, kovová membrána s otvorem se zajistí šroubovacím víčkem a každá komůrka se zváží s přesností na 0,1 mg. Měřicí komůrka se umístí do termostatovaného bloku, který se poté evakuuje na tlak nižší, než je jedna desetina očekávaného tlaku par. Ve stanovených časových intervalech v rozmezí od 5 do 30 h se do zařízení vpouští vzduch a úbytek hmotnosti efusní komůrky se stanoví opakovaným vážením.
Aby bylo zajištěno, že výsledky nebudou ovlivněny těkavými nečistotami, váží se komůrka opakovaně ve stanovených časových intervalech a tak se kontroluje, zda je rychlost odpařování konstantní, nejméně po dva měřicí intervaly.
Tlak par p je dán vztahem:
m 2πRT
p = --- √ ----
KAt M
kde
p = tlak par (Pa),
m = hmotnost látky opouštějící komůrku za čas t (kg),
t = čas (s),
A = plocha otvoru (m2),
K = korekční faktor,
-1 -1
R = univerzální plynová konstanta (J.mol .K ),
T = teplota (K),
-1
M = molekulární hmotnost (kg.mol ).
Korekční faktor K závisí na poměru délky a poloměru kruhového otvoru:
poměr: 0,1 0,2 0,6 1,0 2,0
K: 0,952 0,909 0,771 0,672 0,514
Výše uvedená rovnice můžé být zapsána ve tvaru
m T
p = E --- √ ---
t M
1
kde E = -- √ 2πR je efusní konstanta komůrky.
KA
Tato efusní konstanta může být určena s využitím referenčních látek (2, 9) pomocí následující rovnice:
p t M
(r) (r)
E = ----- √ ----
m T
kde
p = tlak par referenční látky (Pa)
(r)
-1
M = molekulární hmotnost referenční látky (kg.mol ).
(r)