Главная 

Статьи 

Книги 

Юмор 

Разное 

О себе 

Обратная связь

Бондаренко Ю.Н.

ЛАБОРАТОРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

*

Изготовление газоразрядных источников света

для лабораторных целей и многое другое

Предисловие  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Содержание

Глава 14. Оболочка прибора.

В электровакуумном производстве, как и в любой области общественной жизни, есть свой профессиональный язык. В частности, стеклянная оболочка прибора всегда называется «колбой», даже если она по форме на колбу похожа очень мало.

Эта традиция несколько нарушается для металлических и керамических оболочек. Мы будем следовать традиции.

Колба прибора должна отвечать нескольким обязательным требованиям. Она должна быть абсолютно герметичной. Никакие, даже самые малые течи не допустимы. Органические вещества имеют повышенную газопроницаемость и обязательно выделяют низкомолекулярные продукты своего разложения, не позволяя обезгаживать колбу прогревом, поэтому они непригодны как основной материал.

Для изготовления колб применяют неорганические материалы и только в исключительных случаях используют органические клеи.

Внутренняя поверхность колбы не должна выделять никаких вредных для работы прибора газов и паров.

Все конструкционные материалы, хранящиеся в обычных условиях на воздухе, всегда имеют на своей поверхности или в объёме более или менее связанные (адсорбированные или растворённые в толще материала) газы, органические вещества и пары воды. Для их удаления приходится нагревать колбу до температуры в несколько сот градусов. Материал колбы должен выдерживать такой нагрев.

Он должен также иметь, по возможности, малый коэффициент термического расширения. Это позволит, откачивая лампу, не очень стеснятся в методах обогрева колбы при обезгаживании и при эксплуатации использовать более напряжённые тепловые режимы. Из этих же соображений стенки колбы не следует делать очень толстостенными и с острыми переходами. По возможности, все переходы должны быть закругленными. Требования тут такие же, как и для всех стеклодувных изделий.

Колбы газоразрядных ламп делают из разных стёкол, от СЛ—97 до «Пирекса», а часто и кварца. При использовании не термостойких стёкол особенно важно иметь на колбе переходы с максимально большими радиусами закругления. Для кварцевых колб это имеет меньшее значение и существенно только при очень напряжённом тепловом режиме эксплуатации или высоком внутреннем давлении. Подробнее о конструировании колб газоразрядных ламп можно прочитать в книге Г.Н.Рохлина «Разрядные источники света».

Формы колб обычно определяются с одной стороны — функцией прибора, а с другой — наличием заготовок или возможностями технологии. Обычно она цилиндрическая или шаровая. Распространена и форма «гейслеровой трубки». (Гантельки).

Колбу прибора следует, по возможности, делать из одного и того же стекла, с одинаковым К.Т.Р.

Место ввода металлических деталей в прибор называют «ножкой». Ножки может не быть совсем (например, в безэлектродных лампах) или может быть несколько (например, у гейслеровой трубки).

Характерные формы ножек — одиночный ввод, плоская ножка, гребешковая ножка, сложная ножка, представляющая собой комбинацию нескольких различных впаев (ножка Л.П.К. со сквозным впаем)..

В любом случае надо стремится к наиболее простой конструкции (её проще делать, она, как правило, надёжнее), наиболее тугоплавким стёклам с малым К.Т.Р. и хорошему отжигу стекла. Если ножка прибора установлена в служебной детали (например, в насосе для очистки газа) и подлежитразборке для замены электродов, то она должна легко перепаиваться. Тогда её делают длиннее и простой конструкции (одиночный ввод через дно пробирки) (см. рис.6 глава 3).

Если в приборе происходит постоянное распыление металла и, соответственно, поглощение газа, то объём лампы должен быть, по возможности, наибольший. Он будет прямо определять срок службы прибора. При работе колба будет нагреваться. Стекло нельзя греть выше, чем температура его обезгаживания, и во всяком случае, не выше 400°, при которой начинается выделение растворённой в толще стекла «системной» воды. Колбы приборов, в нашем случае, чаще всего или делаются из стеклянных трубок или выдуваются из «пулек» (для шаровых колб). Часто колба прибора спаивается из трубок разного диаметра (например, гейслеровых трубок). Иногда в них ввариваются окна из различных материалов (не обязательно из стекла). В этом случае необходимо обращать особое внимание на соответствие коэффициента теплового расширения разных её частей.

Последовательность изготовления колбы устанавливается в каждом случае индивидуально, что связанно с ограничениями технологии и опыта работника, но следует стремится сделать её за один раз, не снимая с горелки, и поместить в печь отжига для медленного охлаждения. Это позволяет экономить время и силы.

Если в колбу необходимо впаять торцовое окно, то можно пойти двумя путями: Из той же трубки, из которой сделана колба, отрезать обечайку нужной длины, сделать на её внутренней стороне продольные надрезы стеклодувным ножом и очень лёгким и коротким ударом по её наружной поверхности разбить по надрезам. (Наблюдаем за тем, чтобы удар приводил к возникновению напряжений растяжения и разрыву стекла в месте надреза — общее правило при резке стекла по надрезу) (см. рис. 25).

Рис.25

Рис.26

Полученные куски стекла необходимо выправить до плоскости. Это делается следующим способом: на подходящий кусочек слюды, асбеста или ровной сетки из нержавейки укладываем стекло, нагреваем его мягким пламенем до размягчения и прижимаем кусочком обугленного дерева, графита или наклеенной на алюминиевую подложку с помощью силиконового клея сеткой (см. рис. 26), повторив эту операцию, получаем более-менее ровный кусок стекла — заготовку для будущего окна. На этой операции нет смысла стремиться к абсолютной плоскостности заготовки, она может быть легко достигнута при последующих операциях.

Затем заготовку необходимо округлить. Проще всего это сделать, приклеив стекло к торцу алюминиевого стержня нужного диаметра и длиной 25-50 мм, надрезав и отломав лишнее стекло (см. рис. 27), и закончить обработку на алмазном круге с водой или на железной планшайбе некрупным свободным абразивом

Рис.27

Можно также сделать окно по традиционной оптической технологии из монолитного стекла в виде плоско-параллельного стекла, мениска, плоско- выпуклой линзы или слабой отрицательной. Последнее необходимо в случае недостаточной прозрачности стекла для избранного спектрального интервала. Таким образом можно получить достаточно прочное и тонкое в центральной части окно. Окно из ЛК-5 при диаметре 36 мм и радиусах кривизны — ¥ - 125 мм может иметь толщину до 0,6 мм. Надо помнить, что такое окно является уменьшающей линзой и уменьшает поток света из лампы, который может быть использован в приборе. Для уменьшения этого эффекта следует приближать светящуюся часть — «тело накала» (жаргон) - к окну, не забывая о возможности напыления на него материала катода. Наоборот, если есть возможность, следует делать выходное окно в виде плоско-выпуклой линзы.

Изготовленное тем или другим способом окно следует припаивать к прошлифованному на планшайбе не очень крупным абразивом торцу трубки. Если само окно очень ровное (полученное шлифовкой), то уложив его на торец трубки и отцентровав, прогреваем его в специальной печи или, если это пирекс и молибденовое стекло диаметром не более 40 мм, на мягком и не горячем пламени горелки до жёлтого свечения пламени, а затем провариваем шов пламенем микрогорелки, работающей на гремучем газе в несколько проходов. Её мощность следует выбирать не очень большой. Окна из бактерицидного стекла можно паять к трубкам из «зелёнки» до диаметра 26 мм. Греть следует не центр окна, а его края (см. рис. 28).

Рис.28

Случайные расходящиеся отверстия следует тут же прижимать холодной молибденовой иглой или затягивать. В первом случае не будет заметных дефектов, а во втором они могут испортить внешний вид изделия, поэтому следует работать не спеша, аккуратно и не допускать проварки ещё не слипшихся участков спая.

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 = 0,2 D.

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 СЛ-97-3 со стеклом рекламных трубок СЛ-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.

     Рис.29