Страница 44 из 150
Если окно не ровное, то его следует прогревать на горелке до размягчения и слипания с торцом трубки под действием его собственного веса. Как только мы увидим, что стекло окна размягчилось, а трубка ещё почти твёрдая, следует выровнять его, прижав к ровной поверхности приклеенной сетки, графита или другого инструмента. Это делается для прилипания окна по контуру спая. Затем, слегка осаживая спай на горелке и раздувая окно вне пламени обычными стеклодувными приёмами провариваем шов и раздуваем окно в мениск с h = 0,2D.
Менискообразное стекло во всех случаях более термостойко, чем плоское. Оно также более выгодно, если К. Т. Р. стёкол слегка различаются. Подобный приём изготовления окон даёт почти идеальное соединение бактерицидного стекла CЛ-97-3 со стеклом рекламных трубок CЛ-97—1 диаметром 15 мм (спаи делались и диаметром 26 мм).
В ЛПК внутренний спай в ножке можно делать через шарик (см. рис. 29). Такая конструкция позволяет монтировать катод и впаивать его ввод быстро и с поддувом в лампу инертного газа, что важно, если металл катода не стойкий на воздухе.
При такой конструкции монтаж катода не сопровождается его нагревом. Собранную и отожжённую колбу следует проверять на натяжения и, при необходимости, сделать общий отжиг изделия.
Глава 15. Откачка и заполнение.
Лампы должны быть откачаны и иметь то наполнение, которое нужно. Примеси молекулярных газов, паров ртути и металлов в инертных газах, если они не нужны, приводят лампу в негодность.
Поверхность стекла, внутренней арматуры и даже объем металлов и стекла содержит адсорбированные и растворённые газы. Это, в первую очередь, пары воды, органические загрязнения, пыль и растворённый водород, углерод, кислород в металлах. Всю эту «грязь» следует удалить. Детали можно промыть органическими растворителями, стекло — высушить. Но всех этих мероприятий совершенно недостаточно.
Вакуум мы можем разделить на три категории: низкий — откачивается газ из объёма. При этом загрязнения на стенках большой роли не играют.
Высокий — при этом остаточная атмосфера состоит из десорбированных со стенок газов и паров. Давление определяется ими. В таком вакууме проводят, обычно, напыление плёнок.
Сверхвысокий. Давление определяется выделением газов из объёма стенок и арматуры и диффузией газов сквозь стенки (например, гелия сквозь кварцевую колбу). Поверхность стенок не содержит значительных количеств сорбированных газов. Вид этих газов строго контролируется. Никакой органики в таких системах быть не должно.
По способу откачки системы могут быть динамическими (с постоянной откачкой) и статические (отпаянные).
Лампа соответствует статической системе со сверхвысоким вакуумом, даже если она заполнена газом до атмосферного давления. К ней предъявляются наиболее высокие требования относительно чистоты внутренней поверхности. В ней недопустимы течи и источники газовыделения. Органические клеи можно применять лишь в стыках, в которых выход клея в вакуум — минимален.
Вся колба и арматура должна быть прогрета при непрерывной откачке или промывке инертным газом. Температуру прогрева выбирают возможно большей, помня, что десорбция и диффузия примесей экспоненциально зависят от температуры (см. рис. 30 [из кн. Э.Тренделенбурга «Сверхвысокий вакуум»]). Прогрев позволяет удалить основное количество загрязнений даже при откачке форвакуумным насосом. Гораздо лучше откачать лампу до давления в одну десятую миллиметра ртутного столба при прогреве до 300°, чем откачать непрогретую до десять в минус седьмой. При невозможности прогрева отдельных деталей до достаточной температуры (например, полого катода из кадмия, который выше двухсот градусов начинает возгоняться) промывают лампу газом и увеличивают время откачки.
Внутрь лампы помещают постоянно действующие газопоглотители (титановое зеркало, барий).
Теллур, селен, мышьяк, кадмий в ВЧ-лампах перегоняют в вакууме при непрерывной откачке для удаления из них газов.
Кварцевые «шарики» с наполнением Хе + металл можно откачивать следующим образом: в штенгель лампы закладывается полоска титана, которая может быть передвинута в саму лампу. Лампа при прогреве горелкой докрасна откачивается и наполняется газом и металлом. После отпайки она прогревается в печи около часа при температуре 700°— 800°. Выделяющиеся из стенок примеси разлагаются и поглощаются титаном. При охлаждении титан поглощает остатки водорода. Штенгель отпаивается вместе с титаном, который не должен нагреваться при этой операции. Отпайку кварцевых ламп следует вести на пламени, не содержащем водорода. (Угольная дуга, плазма, пламя окиси углерода с кислородом). Это необходимо для того, чтобы предотвратить попадание в лампу водорода из пламени, который легко проходит сквозь горячий кварц.
Для откачки необходимо иметь вакуумный пост. Он может состоять из вращательного роторного насоса с ртутным манометром, колб с газом, имеющих ртутные затворы и гребёнки для соединения отдельных частей системы. Соединения можно осуществлять хлорвиниловыми медицинскими трубками, хотя такая технология и имеет массу недостатков. Хлорвинил проницаем для атмосферных газов и «газит» сам. Из манометра и ртутных затворов колб в систему и в откачиваемую лампу проникают пары ртути. Получить остаточное давление ниже, чем десять в минус третьей мм рт. столба в ней невозможно. Удовлетворительная работа такой системы возможна только в том случае, если лампы снабжены внутренним геттерным насосом. Поэтому все наши лампы в том или ином виде его содержат. Он и решает все проблемы.
При откачке ламп проводятся различные мероприятия, направленные на удаление прочно связанных газов из внутренней арматуры (см. выше).
Прогрев колбы производят в печи или, при простой форме колбы и небольших размерах, исключающих растрескивание стекла, — горелкой. Электроды следует прогревать, если это возможно, разрядом. При этом, кроме собственно нагрева, происходит интенсивная ионная бомбардировка, которая разрушает твёрдые загрязнения. Она же может приводить к катодному распылению электродов, их деформации, плавлению, повреждению стекла, поэтому температуру нагрева следует подбирать каждый раз сообразно задаче и возможностям. Катодное распыление можно резко уменьшить при увеличении давления наполняющего газа.
Обычно железо, титан и другие тугоплавкие металлы нагревают докрасна в течении нескольких секунд иди десятков секунд. Разряд даёт сильное и жёсткое ультрафиолетовое излучение, которое также разрушает органику на стенках колбы. Кроме того, он разрушает крупные молекулы углеводородов и делает возможной откачку их осколков насосом или геттером. При горении разряда возникает ещё одно полезное явление, которое заключается в том, что атомы и молекулы газа возбуждаются и излучают характерные спектральные линии. Это даёт крайне ценные сведения о наличии в лампе загрязнений. Таким образом, каждая горящая лампа в комбинации с глазом, призмой или простенькой дифракционной решёткой является газоанализатором.
При этом следует помнить следующее: в прикатодных областях разряда есть быстрые электроны, поэтому в них всегда высвечиваются линии даже наиболее трудно возбуждаемых газов. Например, в лампе есть буферный газ — гелий, пары ртути и органика. Около катода гелий будет светится, а в столбе разряда даже ртуть может не давать излучения. Если столб разряда сжат стенками, то условия возбуждения атомов ртути улучшатся и начнётся излучение её линий.
Пары воды в отсутствие органики излучают линию водорода На. НЬ видна слабее. Органика и пары воды при высоких давлениях излучают интенсивный мягкий ультрафиолет, который проходит сквозь стекло колбы, поэтому откачку с зажиганием разряда следует всегда проводить, защищая глаза стеклянными очками. Обнаружить этот ультрафиолет можно, положив вблизи лампы подходящий люминесцирующий материал — белую бумагу высокого качества, белую ткань. Оптический отбеливатель, который в них содержится, светится интенсивным синим или голубым цветом.