содержание   ..   80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  ..

ОТКАЧКА ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ НА ОТКАЧНЫХ ПОСТАХ

Особенности штенгельной откачки ЭВП на откачных постах

Для откачки ЭВП применяют откачные посты, оснащенные различными насосами: масляными (диффузионными паромасляными и т. п.) и безмасляными (магниторазрядными, геттерно-ионными и т. п.). В качестве среды в объеме технологической камеры постов используют вакуум, нейтральную (N2) или инертную атмосферу (Аг, Не) и очень редко воздух. Наиболее благоприятной средой является вакуум, поскольку в вакууме обеспечивается возможность обезгаживания металлостеклянных ЭВП при более высокой температуре, уменьшаются коррозионное растрескивание металла и проникновение активных газов (Н2, N2) или гелия (Не) через материал оболочки. С уменьшением потока проникновения активных газов через материал оболочки ослабляется процесс образования микронапряжений в металле, приводящий к нарушению герметичности прибора. В тех случаях, когда не удастся использовать вакуумные технологические камеры (печи), применяют камеры, наполняемые инертным газом, чаще всего аргоном, прошедшим тщательную очистку от водяных паров п активных газов.

Подготовленный к откачке ЭВП присоединяется к вакуумной системе поста чаще всего через штенгель и поэтому такой способ откачки называется штенгельным.

Технологический процесс откачки ЭВП на откачных постах подразделяется на несколько этапов:

1) установка прибора на пост и нагрев его с заданной скоростью до максимальной температуры обезгаживания;

2) обезгаживание прибора при максимальной температуре;
 

3) обезгаживание и активирование катода в приборе;

4) отпаивание прибора.

Скорость подъема температуры для ряда ЭВП не превышает 60—100° С/ч, что связано с необходимостью обеспечить равномерный нагрев всех элементов прибора, исключить резкие термоудары на несогласованные спаи металл-керамика или металл-стекло, а для приборов с оксидными катодами ещё и поддерживать определенное давление в рабочем объеме с целью ограничения реакций, приводящих к отравлению оксидного покрытия.

Максимальная температура обезгаживания ЭВП зависит от материала их отдельных деталей (стекло, металл и т. п.), от способов их соединения и от материала активного покрытия катода. Время обезгаживаиия при максимальной температуре устанавливается для каждого типа ЭВП с учетом хода кривой общего газоотделения прибора во времени, требований по его долговечности и характеристик откачного поста.

Режим обезгаживаиия катода в приборе зависит от конструктивных особенностей оболочки прибора п катодного узла: от газосодержания и скорости газоотделения отдельных деталей катодного узла, от материалов и способов соединения элементов оболочки и катодного узла прибора и т. п. Наиболее сложным является технологический процесс обработки оксидных катодов, так как в большинстве ЭВП разложение связующего вещества (биндера) и карбонатного покрытия, а также частичное активирование оксидного покрытия проводится непосредственно во время откачки прибора.

Особенности обезгаживаиия и активирования оксидного катода

Из-за наличия углерода поверхность катода на этом этапе обработки приобретает серый цвет. В дальнейшем этот углерод участвует в процессе восстановления окислов щелочноземельных металлов оксидного покрытия и по мере его израсходования поверхность катода восстанавливает свой первоначальный белым цвет.

Разложение карбонатного покрытия, которое сопровождается выделением углекислого газа по реакции

и других газов: СО, Н2О, N2, образующихся в результате протекания побочных реакций, начинается при температуре выше 600°С и особенно интенсивно протекает при температурах от 800 до 1100° С. На этом этапе обработки катода осуществляется также активирование оксидного покрытия, заключающееся в создании большого количества избыточных атомов бария как в объеме покрытия, так и на его поверхности. Во время откачки ЭВП происходит только частичное активирование, окончательное активирование оксидного катода проводится при тренировке ЭВП.

Процесс активирования протекает под действием следующих факторов:

восстановления окислов щелочно-земельных металлов активирующими присадками (Si, Mg, К, Al, Ti и др.) керна катода;

электролиза (электролитической диссоциации) окислов щелочно-земельных металлов в результате прохождения электрического тока через покрытие (при обработке катода с токоотбором);

взаимодействия окислов щелочно-земельных металлов с восстанавливающими газами и углеродом;

ионной бомбардировки поверхности катода при обработке его с токоотбором.

Непременным условием протекания процесса активирования является термическое разложение карбонатов с образованием окислов щелочно-земельных металлов и выделения СО2.

Высокая температура при активировании оксидного катода приводит к вредным побочным явлениям, снижающим его эмиссионную способность:

дезактивации катода под действием термического испарения бария с поверхности катода;

росту зерна кристаллической структуры покрытия;
образованию на границе керП — оксидное покрытие промежуточного слоя с большим сопротивлением.

Низкая температура активирования оксидного катода приводит к некоторому росту сопротивления промежуточною слоя, что вызвано малой электропроводностью недоактивированного оксидного слоя.

Реакции, протекающие при разложении карбонатов и активировании оксидного покрытия в интервале температур 800—1100° С, представлены в табл. 22.

Чтобы установить максимальную температуру обработки катода, необходимо прежде всего выбрать, какие из приведенных в табл. 22 реакций наиболее важны для данного прибора.
 

Помимо рассмотренных ранее времых процессов, на эмиссионную способность оксидного катода влияет состав газов в объеме ЭВП. Активные газы О2, Н2О, СО2 снижают его эмиссионную способность (отравляют оксидный катод) за счет окисления восстановленною при активировании бария. При этом отравление катода может быть либо необратимым, когда никакими дополнительными технологическим приемами не удается восстановить его эмиссионную способность, либо обратимым, когда путем дополнительной техноло! нческон обработки удается частично или полностью восстановить его эмиссионную способность. Наибольшей отравляющей способностью обладает кислород; его отравляющее действие проявляется даже при самых низких давлениях и зависит от температуры и времени. Чем ниже температура катода, тем меньшее давление 02 требуется для отравления оксида. С ростом температуры время, необходимое для отравления катода, увеличивается, а время восстановления уменьшается.

Наряду с отравляющим действием кислород может оказывать и благоприятное воздействие, например, при выжигании углерода, оставшегося в оксидном покрытии после разложения биндера.

Окись углерода СО является активирующим газом и играет важную роль в процессе активирования оксидных катодов с кернами без присадок. Вородод Нг практически не влияет на эмиссию активированных катодов. Однако продукты реакции Н2 с окислами металлических электродов ЭВП могут оказать отравляющее действие на оксид. Метан СН4 при давлениях ниже 6,66*0,001 Па является хорошим активатором оксидного катода. При больших давлениях действует на оксид отравляюще из-за отложения углерода на поверхности катода. Азот N2 не влияет на эмиссионную способность оксидного катода, вплоть до давления 0,1 Па, выше которого наступает обратимое отравление оксида.

Инертные газы Ar и Не не вступают во взаимодействие с оксидным покрытием и поэтому не влияют на эмиссионную способность катода. Галогены и галогенводородные соединения, попадающие в объем ЭВП в виде загрязнений, необратимо отравляют оксидныи катод. Отравляющее действие паров серы выше, чем кислорода. Источниками паров серы в приборах являются детали из слюды и окиси магния. Влияние паров различных металлов проявляется в виде напылении на поверхность катода, приводящих к потемнению оксидного покрытия и снижению его эмиссионной способности.

Дополнительное отравление катода может наступить под действием ионной бомбардировки оксидного покрытия при обработке его с токоотбором. Процесс отравления оксида в этом случае усугубляется электронной бомбардировкой анода и других положительно заряженных электродов прибора, в результате которой происходит диссоциация поверхностных загрязнений и окислов на этих электродах и обильное выделение вредных газов.

В производственных условиях откачки ЭВП приходится считаться с интенсивностью газоотделения его отдельных элементов и возможностью отравления оксидного покрытия активными газами при превышении их допустимых давлений. Поэтому в приборах с большим газоотделением внутренних элементов необходимая температура для обезгаживаиия и активирования катода поддерживается путем создания прерывистого режима накала, который обеспечивает достаточно низкое давление вредных газов в объеме прибора.

Обработка катода в приборе может проводиться либо по совмещенному режиму, когда обезгаживание катода проводится параллельно с обезгаживанием других элементов прибора при максимальной температуре, либо раздельно. Совмещенный режим обработки катода позволяет сократить общее время откачки прибора, однако применение его целесообразно только в тех случаях, когда конструкционные материалы катода и других элементов прибора имеют идентичную зависимость растворимости газов от температуры, а оболочка прибора выдерживает прирост температуры, вызванный одновременным их нагреванием.
 

содержание   ..   80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  ..