Страница 49 из 150
Если при изготовлении произошло загрязнение внутренней поверхности трубки окислами молибдена или вольфрама, то их можно смыть раствором аммиака (работать в очках!), разрезав трубку по подходящему сечению или залив раствор через штенгель.
Окончательную промывку следует делать дистиллятом с малой (2–3 %) добавкой спирта для лучшего стекания воды. Промытую трубку следует немедленно просушить, откачивая пары воды газобалластным насосом, чтобы не произошло окисление электродов.
В трубке обязательно следует установить геттер. Им может быть титановый анод, если он достаточно большой, чтобы не перегреваться в рабочих режимах. Для токов до двадцати миллиампер достаточно свернуть титановую полоску (стружку) шириной 3 мм в виде вопросительного знака размером 10–15 мм.
Геттирующий электрод можно выполнить и на отдельном вводе. Это позволит выжигать молекулярные примеси, не пропуская разряд через капилляр, который будет сильно нагреваться, пока газ не очистится. Перегрев капилляра может создать затруднения с нагревом геттера до температуры эффективного газопоглощения.
Очень полезно зажать в сгибе титановой полоски несколько квадратных миллиметров магниевой стружки. Магний, распылясь при слабом нагреве, поглотит основную часть примесей кислорода и паров воды, облегчая очистку поверхности титана.
Трубки со встроенным геттером можно откачивать почти любым вакуумным насосом. Вначале её прогревают горелкой для обезгаживания стекла (нагрев до появления свечения натрия). При этом следует беречь от перегрева впаи, которые менее термостойки и могут треснуть. Затем заполняют трубку рабочим газом до выбранного давления и зажигают в ней разряд. Этим разрядом стараются электроды (кроме геттирующих, которые тоже греют, но аккуратнее) нагреть докрасна. При обильном выделении "грязи" газ меняют, если необходимо, то и несколько раз. Иногда выгоднее греть электроды в вакууме токами высокой частоты. При нагреве трубки и электродов разрядом следует помнить вот о чём: при низких давлениях сильнее греются электроды, а при высоком — капилляр. Молекулярные примеси в газе резко увеличивают градиент напряжения в разряде и приводят к сильному разогреву стекла, но несколько снижают разогрев электродов. Этот эффект широко применяют вакуумщики при откачке и обезгаживании рекламных «неоновых» трубок.
В ртутных трубках следует вначале прогреть штенгель и, охладив его, использовать как ловушку для ртути, перегоняющейся из трубки при прогреве, с тем, чтобы после охлаждения вернуть ртуть обратно в трубку. (Для обычной трубки вполне достаточно ртути в количестве шарика размером в миллиметр).
После очистки трубку охлаждают до комнатной температуры и заполняют газом до выбранного давления. Если хотят получить линии заполняющего инертного газа, то он не должен содержать заметных примесей более тяжёлых инертных газов или ртути! Примеси аргона в неоне в количестве всего один процент достаточно, чтобы при малых плотностях тока светился только аргон! Так же действуют и пары ртути в количестве тысячных долей процента.
Заполненную трубку отпаивают от поста, затягивают ввод, если предусмотрено в конструкции, и затем тренируют. При затяжке ввода на трубках с ртутью, её часть, содержащаяся в штенгеле, может попасть в помещение. Поэтому сразу после отпайки трубки от поста, пока место отпая ещё не остыло, следует аккуратно перегнать ртуть в баллон, следя, чтобы она сконденсировалась подальше от места затяжки. Обогревая остатки штенгеля мягким пламенем, добиваются испарения ртути с его стенок и с находящегося в нём ввода (при затяжке ввода в штенгель).
Место отпая обычно имеет неблагоприятную (в смысле термоустойчивости) форму. Разогревать его после охлаждения опасно. Однако трещины, которые возникают при этой операции, иногда удается уничтожить, аккуратно прогревая место их появления мягким пламенем.
Глава 23. Тренировка гейслеровой трубки.
Тренировка состоит в том, что с помощью геттера вначале поглощаются попавшие вместе с газом внутрь лампы примеси, а затем и грязь со стенок и электродов. Для этого подключают геттер катодом и нагревают его (если это титан или цирконий) до белого каления. В комбинированном геттере вначале распыляют часть магния, а затем, прогревая горелкой стекло и разрядом электроды, выжигают большую часть грязи остатками магния.
Магний хорошо геттирует только при осаждении в разряде, поэтому пылить его следует медленно, не спеша. Появление характерного зелёного свечения указывает на достаточную скорость распыления.
Прогревая поочерёдно электроды, добиваются того, чтобы при нагреве катода докрасна светился только инертный газ (ртуть). Белесое свечение, которое не удаётся устранить, может быть связанно с тем, что титановый анод, нагретый разрядом нештатной мощности, выделяет водород обратно.
Это явление не опасное. Если при снижении тока разряда до рабочего восстанавливается голубовато-зелёное свечение паров ртути, значит дело в водороде. После минутного охлаждения водород вновь поглощается титаном.
Не следует перегревать капилляр. Жёлтое свечение натрия в разряде указывает на начинающееся размягчение стекла. В этом случае следует убирать молекулярные примеси в более мягком режиме.
Относительно простое изготовление и последующая работа трубок с инертным газом и ртутью описана выше. Сложнее обстоит дело, если нужно получить свечение кадмия. Его пары имеют достаточную упругость лишь при температуре выше двухсот градусов и в трубке не должно быть даже самого малого участка, разогретого ниже этой температуры. Поэтому трубку приходится делать как можно более компактной и помещать в воздушную баню с соответствующей температурой или во внешний, тщательно вакуумированый баллон… Повышенная температура стекла благоприятствует выделению из него газов и затрудняет их обратную адсорбцию. Поэтому саму трубку следует делать из тугоплавкого стекла, тщательно дегазировать при откачке с длительным прогревом до 400°— 450°. Титановый геттер следует применять большей массы и позаботится о том, чтобы он не насытился водородом при изготовлении лампы. Более подходящим следует считать геттер из циркония. Пары кадмия должны сильно разрушать геттерное зеркало из всех щёлочноземельных металлов, поэтому не следует применять их в такой трубке (в ртутных трубках их также не следует применять, за исключением магния).
И ртуть, и кадмий, как и другие примеси с более низким, чем у буферного газа потенциалом ионизации, сильно подвержены влиянию электрофореза, который может вывести трубку из строя. Металл при этом перекачивается к катоду и трубка перестаёт работать. Поэтому такие трубки надо делать симметричной конструкции с одинаковыми электродами в каждом баллончике. На спектральных натриевых лампах фирмы «Филлипс» имеются специальные тумблеры для переключения полярности электродов.
Те же трудности, что и в случае кадмия, подстерегают изготовителя трубок с парами щёлочных металлов. Высокая реакционная способность их паров приводит к потемнению стекла и резко ограничивает срок службы. Наиболее просто делать трубки с цезием. Натрий создаёт ещё преодолимые трудности, а литий разрушает горячее стекло мгновенно. Указанные трудности можно преодолеть, покрывая стекло капилляра изнутри веществом, которое не реагирует с парами щелочных металлов. Стронг в своей книге рекомендует покрывать стекло проплавленной бурой. Есть специальные рецепты стёкол с пониженным содержанием окиси кремния. Они стойки к парам натрия и более тяжёлых щелочных металлов. Перспективным может оказаться покрытие стекла окисью алюминия, однако неизвестно, как это сделать. Если бы удалось нанести испарением алюминий и окислить его, то полученная плёнка, имея коэффициент расширения, близкий к таковому у «молибденового» стекла, могла бы послужить действенной защитой от паров натрия и более тяжёлых металлов. Защитить стекло от паров лития мог бы его фторид, однако его большой КТР ставит под вопрос даже принципиальную возможность такого покрытия. Для Li следует искать другие способы получения спектра, например, в лампах с металлическим капилляром, облицованным, если нужно, LiF. Не исключено, что изготовив разрядный капилляр из LiF в диафрагменной лампе, удастся получить его спектр за счёт испарения стенок капилляра. Но режим работы такой лампы придётся стабилизировать очень тщательно.