對玻璃高真空系統(tǒng)或超高真空系統(tǒng)中的玻璃元件材料來說，將其所含的氣體從其中排除是非常重要的。只要對材料施加一定的能量并且能量被其所含的氣體吸收，就會(huì)使材料產(chǎn)生某種程度的放氣。放出的主要?dú)怏w種類取決于所加能量的形式：烘烤加熱主要放出水，電子轟擊放出氧，紫外線和γ射線照射放出氫和水，對硼玻璃進(jìn)行中子轟擊可放出氦。
雖然在常溫下玻璃本身固有的蒸氣壓很低(10-13~10-23Pa)，但是在玻璃的制備過程中，氣體被捕獲于玻璃內(nèi)部成為合成產(chǎn)物，而且還被吸附在表面上，這些氣體主要由H2O(約90%)、CO2和O2組成。特別是當(dāng)玻璃處于蒸汽中時(shí)，其表面的硅膠呈海綿狀，大量的水蒸氣吸附在其中。因而在真空環(huán)境中使用的玻璃至少應(yīng)該在其最高工作溫度下進(jìn)行徹底的烘烤除氣。
玻璃在烘烤加熱時(shí)的氣源主要來自表面、表層和內(nèi)部3個(gè)方面。
表面
玻璃表面存在大量的OH-，對水的親和力很強(qiáng)，因此玻璃表面吸附了大量的水分子(包括少量的CO2)。這部分氣體與表面的結(jié)合力較小，屬于物理吸附和弱化學(xué)吸附，吸附熱約為20.93~46.06kJ/mol。一般在真空中加熱到150~200℃時(shí)，這些吸附氣體在幾分鐘之內(nèi)即可從大部分玻璃上解吸。
風(fēng)化表層
玻璃存在一個(gè)獨(dú)特的風(fēng)化表面層。含堿性氧化物越多的玻璃(鈉玻璃、鉛玻璃等)因其堿性氧化物化學(xué)穩(wěn)定性差，易受水汽侵蝕，所以越容易風(fēng)化。風(fēng)化層厚度一般為幾微米，所含氣體主要是H2O，其氣體量約為10-2Pa·L/cm2。玻璃如果長時(shí)間處于高溫、潮濕的環(huán)境中，風(fēng)化層還會(huì)加厚，甚至使玻璃失去透明性，這時(shí)的含氣量將顯著增大。在常用的玻璃中，只有鋁硅玻璃由于其成分中含有較多的Al2O3，使其抗水性能大大增強(qiáng)，因此沒有風(fēng)化層。
玻璃在真空中加熱到300~400℃時(shí)，水可從Si-OH-OH-Si結(jié)構(gòu)中平穩(wěn)脫出，形成了Si-O-Si+H2O，并使玻璃的風(fēng)化層復(fù)原。玻璃表層中的水分子的擴(kuò)散激活能約為83.74kJ/mol，除掉表層內(nèi)的氣體需要在300~400℃的溫度下加熱1h左右。
玻璃風(fēng)化層是玻璃的重要?dú)庠矗缒茴A(yù)先除掉，則排氣時(shí)的出氣量可顯著降低。已風(fēng)化的玻璃在相對濕度小于60%的干燥空氣中加熱到450℃，約1h后可以除去風(fēng)化層，其效果與真空除氣相當(dāng)。玻璃的風(fēng)化層也可以用濃度為1%的HF酸去除。但氟會(huì)被玻璃吸收，當(dāng)電真空
件除氣烘烤時(shí)，氟會(huì)釋出使陰極中毒。因此電真空器件不能用該方法。
體內(nèi)
玻璃體內(nèi)含有大量的氣體，主要是H2O及少量的CO2、O2和SO2。這些氣體是在玻璃熔煉和熱加工期間溶解進(jìn)去的，其濃度與堿金屬含量有關(guān)，普通玻璃的含氣濃度約在10Pa·L/cm3以下，無堿玻璃(難熔玻璃)只有該值的1/100。玻璃體內(nèi)的OH-主要靠替位式擴(kuò)散向表面遷移，擴(kuò)散速率很低而且需要很高的擴(kuò)散激活能。只有當(dāng)加熱溫度高于450℃時(shí)，玻璃體內(nèi)才產(chǎn)生緩慢放氣現(xiàn)象，而且放氣過程與溫度成指數(shù)關(guān)系。因此為使在真空環(huán)境下工作的玻璃得到徹底地除氣，一般要將玻璃元件加熱到玻璃的應(yīng)變點(diǎn)(即黏度為1013.5Pa·s時(shí)的溫度)以下幾十度進(jìn)行較長時(shí)間的烘烤除氣。如果玻璃的工作溫度不超過300℃，則體內(nèi)放氣對器件的真空度幾乎沒有影響，可以不考慮。
如果想要去除玻璃元件中的氧或表面的氧化物，則可在高真空下烘烤除氣的同時(shí)進(jìn)行電子轟擊除氣。電子的轟擊能量為10~25keV，電子轟擊時(shí)玻璃所放出氣體的95%是氧氣，其余的主要是二氧化碳和氫。當(dāng)在350℃下進(jìn)行電子轟擊時(shí)，會(huì)加速氧在玻璃中的擴(kuò)散放出。
