Материал: 1382

11

Геттер становится активным, когда на его поверхности образуется пленка, способная поглощать газ. Для активации геттер нагревают до температуры, составляющей 75% от температуры плавления. При более высокой температуре сам геттер начинает разлагаться и выделять газ.

2) эффективность поглощения Э, как отношение числа поглощенных молекул к общему числу падающих на геттер молекул:

Остаточное давление Р уменьшается при увеличении площади

где k – константа поглощения. (Если определенный газ полностью

поглощается, то k=1). Размерность единиц: Р – мкм рт ст, G – лмкм/с, S – см2 .

Если начальное давление работы геттера в колбе прибора увеличится, то скорость поглощения газа V возрастет пропорционально

4.3Технология изготовления электронно-лучевых трубок

Электронно-лучевые трубки применяются в телевизорах, компьютерах, в осциллографах, в ряде приборов для визуального наблюдения процессов. Электронно-лучевая трубка состоит из электронного прожектора, электронно-оптической системы и экрана.

4.3.1 Основы теории формирования цвета на экране электроннолучевой трубки

Цвет – это сумма нескольких цветов. В настоящее время наибольшее распространение получила схема формирования цвета на основе суммы трех цветов: красного, синего и зеленого. Для удобства расчетов этим цветам присваивают координаты Х, Y , Z. Координата цвета определяется положением вектора в пространстве и определяется уравнением:

12

где х, у, z – единичные коэффициенты интенсивности. Совершенствованием системы Х, У, Z, явилась международная

система R, G, B (красный, зеленый, голубой). Цветовое уравнение для этой системы имеет вид:

где r, g, b – единичные векторы в цветовом пространстве.

На плоскости единичных векторов цвет можно представить в виде цветовой диаграммы. На рис. 4.3 а представлена упрощенная схема цветовой диаграммы.

Рисунок 4.3 – а) – цветовая диаграмма RGB; б) – равноконтрастная диаграмма

Цвета и соответствующие им длины волн расположены по образующей типа эллипса. Крайние линии спектра, воспринимаемые глазом, соединены линией несуществующих цветов

(«серобуромалиновых»). В центре диаграммы помещены спектры стандартных источников: С – солнце; Е – пасмурный день; В – абсолютно черное тело; А – лампа накаливания. Глаз очень хорошо видит слабый зеленый цвет с длиной волны 555 нм и очень плохо синий цвет с длиной волны 400 нм. На фоне других цветов глаз хорошо различает красный цвет. Особенности цветового восприятия глаза привели к корректировке количества компонент красного, синего и зеленого цветов в составе люминофоров и разработке равноконтрастной диаграммы. В этом случае все цвета воспринимаются равноконтрастно.

4.3.2 Технология изготовления электронно-лучевых трубок

Электронно-оптическая система электронно-лучевой трубки выполняется из немагнитной хромистой стали, нихрома, константана. Электронно-оптическая система вместе с катодным узлом готовится отдельно, а затем собирается на высокоточном оборудовании.

Экран представляет собой часть колбы с нанесенным на нее люминофором. Экран изготавливается из особого стекла с добавлением солей свинца, стронция или тяжелых металлов для защиты от

13

рентгеновского излучения. После варки стекла производится прессование экранов на одиннадцати позиционном пресс-автомате типа АПР-11М. После этого происходит отжиг экранов с целью снятия температурных напряжений.

Далее происходит изготовление конусов электронно–лучевой трубки, их отжиг и проверка.

4.3.3 Люминофорное покрытие экрана электронно-лучевых трубок

Люминофор представляет собой вещество, преобразующее энергию электронов в видимое излучение. Люминофор состоит из основного вещества, активатора и плавня. Основное вещество определяет класс люминофора: (сульфиды, селениды, силикаты, вольфраматы, фосфаты и др.). Активаторы – это центры свечения. В качестве активаторов используются медь, серебро, марганец, олово и др. металлы с концентрацией тысячные доли на грамм. Плавни добавляют в шихту для общего сцепления люминофора между собой. В обозначениях люминофоров пишут формулу основного вещества, затем – активатор в количестве грамм на один грамм основного вещества. Например: ZnS:10-5 Cu:10-4 Al. Важной характеристикой люминофора является квантовый выход – отношение числа электронов, приведших к свечению к общему

числу падающих электронов. Величина квантового выхода колеблется от

10-6 до 10-8 .

Перед нанесением люминофорного покрытия для электронно– лучевых трубок осциллографов готовится суспензия из смеси биндера и люминофора. В состав суспензии вводится коагулятор и гель для ускорения схватывания покрытия и защиты от ионной бомбардировки

Для получения покрытия из «цветных» люминофоров применяется метод фотопечати – фотолитографии. Сущность метода заключается в следующем.

На вращающийся экран поливом наносят слой фоторезиста и сразу напыляют сухой люминофор одного цвета. Экран сушат, экспонируют и проявляют. Процесс повторяют для остальных двух люминофоров. Алюминирование экрана – это операция покрытия люминофора на внутренней стороне экрана пленкой алюминия. Покрытие применяется для увеличения яркости свечения экрана за счет отраженного потока, а также для защиты люминофора от электронов низких энергий, которые не возбуждают, а нагревают люминофор. Кроме того, алюминирование защищает люминофор от ионов, распыляющих покрытие.

4.3.4 Сборка кинескопов

При сборке кинескопа перед экраном устанавливается маска. Маска служит для урезания низкоэнергетических электронов в Гауссовском

14

распределении пучка. Низкоэнергетические электроны не возбуждают люминофор, а лишь нагревают его. Маска изготавливается из очень мягкой стали, которая плохо подвергается намагничиванию и не искажает траекторию электронов. После очистки поверхности маски проводятся нанесение резиста, его экспонирование и задубливание, а затем травление щелей или отверстий диаметром 0,8 мм.

Последовательность основных технологических операций на линии сборки цветного кинескопа можно представить следующим образом.

Мойка колбы – сушка – нанесение лакового подслоя – нанесение синей суспензии люминофора – засветка – задубливание – суспензия зеленого люминофора – засветка – суспензия красного люминофора – установка маски – сушка – установка электрооптической части – склеивание экрана с колбой – откачка – обезгаживание – заварка – испарение геттера – испытание.

4.4Технология изготовления приборов плазменной электроники

Под приборами плазменной электроники понимаются электронные и ионные источники для технологических целей, вакуумные плазменные сильноточные выключатели, сильноточные тиратроны и игнитроны для коммутации отдельных электрических схем. Технология изготовления заваренных приборов плазменной электроники не отличается от технологии изготовления электровакуумных приборов.

Оболочки приборов плазменной электроники (источников электронов или ионов) в основном выполняются из керамики. Это связано с тем, что органические изоляторы: капролон, оргстекло и др., вследствие разрыва полимерных молекул при попадании на них частиц плазмы, выступают генераторами газа. Размер изолятора и оболочки прибора выбирается из расчета 2 кВ/см. Это связано с попаданием пыли на изолятор из атмосферного воздуха или перепылением материалов внутри источника. Для уменьшения габаритов изолятор делают волнистым. Для увеличения электрической прочности необходимо, чтобы силовые линии электрического поля были направлены вдоль изолятора, (рис. 4.4 а) а не поперек (рис. 4.4 б).

Рисунок 4.4 – Схемы высоковольтных изоляторов на 100 кВ: 1 – изолятор; 2 – уплотнение; 3 - вакуумная камера; 4 – силовые линии

15

электрического поля

Материалы для конструкций. Наиболее приемлемым материалом для конструктивных элементов является нержавеющая немагнитная сталь (например, типа Х18Н10Т). Обычная сталь имеет большие газовыделения, ржавеет, и поэтому применяется только для внешних деталей плазменных приборов. Источники электронов и ионов должны быть сконструированными так, чтобы рентгеновское излучение не проходило через вакуумные уплотнения, смотровые окна, изоляторы. Для этого уплотнительные фланцы выполняются с буртиками, а сами источники окружаются экранами из свинца (толщиной 5 мм для напряжения 30 кВ). Внутрь камер вкладываются свинцовые стекла. Ориентировочная толщина вакуумной камеры составляет ~20 мм для напряжения до 30 кВ при токах до 100 мА.

Материал для катодов. Для стационарных источников электронов популярными являются катоды из гексабарида лантана. Такие катоды работают хорошо и как накаленный катод, и как газоразрядный. В виду его дефицитности часто применяются прямонакаленные катоды из тантала или вольфрама. Для импульсных генераторов электронов, ионов в зависимости от механизма эмиссии могут применяются и другие материалы.

Материал для анодов. Для анодов в основном применяется нержавеющая сталь. Другие материалы легко распыляются в разряде и имеют большой коэффициент удельного газовыделения. В источниках электронов или ионов анодом может служить корпус вакуумной камеры.

Магнитные элементы. Магнитные поля применяются для фокусировки электронных пучков, для обеспечения траекторий потока плазмы, для повышения эффективности ионизации. Магнитные линзы изготавливаются из электротехнической стали. Плохим заменителем электротехнической стали является низкоуглеродистая сталь Ст 3. Электромагнитные линзы стараются вынести за пределы вакуумного объема, что связано с перегревом витков и трудностью откачки газа между витками.

Охлаждение. В приборах плазменной электроники около 10% мощности расходуется на поддержание разряда, потери частиц и нагрев элементов. При мощности прибора до 1 кВт оправдано воздушное охлаждение от турбины высокого напора. При более высокой мощности применяют изолирующее водяное или масляное охлаждение. Обычно катод делается сменным и крепится в держателе из меди, которая обладает хорошим теплоотводом. При работе источника на длительностях менее 10 мкс в передаче энергии преобладает ударный механизм и требования к теплоотводу уменьшаются.

Токовводы. Следует отдавать предпочтение фабрично выпускаемым токовводам. Такими могут быть герметичные стеклометаллические вводы, автомобильные свечи, некоторые фрагменты металлокерамических