Ultimate magazine theme for WordPress.

Нераспыляемые газопоглотители

Нераспыляемые газопоглотители
0

Высокопористые нераспыляемые газопоглотители, монтируемые в виде блоков внутри прибора, обычно изготовляют методами прессования на прессах неударного действия (без связки под давлением 80—150 МПа) по технологии, аналогичной прессованию распыляемых порошкодавленых газопоглотителей.

Спекание прессованных газопоглотителей проводят при Т = 800+1000°С в вакууме не ниже 10‘3 Па на установках обеспечивающих высокую скорость откачки (так как при спекании интенсивно выделяются газы) и медленное повышение температуры (для предотвращения растрескивания газопоглотителя), ц качестве исходного материала применяются порошки титана сплава «Циаль» (84 % циркония и 16 % алюминия) или смесь из порошков титана (60 %), циаля (20 %), вольфрама (20 %) и алюминия (10 %). Сплав «Циаль» имеет в десятки раз большую сорбционную емкость, чем чистый цирконий, обладает высокой скоростью поглощения в диапазоне температур 20—900°С, характеризуется механической прочностью и устойчивостью к воздействию атмосферы и паров воды. «Циаль» в отличие от других газопоглотителей предотвращает повышение парциального давления метана в процессе эксплуатации приборов.

Применяют также подогревные газопоглотители — с встроенным подогревателем, по которому пропускается ток.

Перспективным является метод изготовления высокопористых газопоглотителей способом свободной засыпки порошка в контейнер определенной формы — с последующим спеканием в вакууме (при Т = 940°С). Этот метод обеспечивает в два раза более высокую пористость (до 65 %) и соответственно сорбционную емкость по сравнению с газопоглотителями, изготовленными способом прессования. Для сочетания высокой пористости с высокой прочностью рекомендуется свободную засыпку металлического порошка производить на металлическую плющенку, играющую роль арматуры — каркаса газопоглотителя (аналогично изготовлению железобетона).

Пористость и механическая прочность высокопористых газопоглотителей и газопоглощающих покрытий во многом зависит от оптимальности выбора температуры спекания, она должна быть достаточно высокой для обеспечения механической прочности, однако не должна превышать предел, при котором снижается пористость и шероховатость газопоглотителя.

В процессе изготовления, хранения, монтажа газопоглотителе» их поверхность насыщается оксидами и другими загрязнениями, образующимися при контакте материала газопоглотителей с атмосферным воздухом и содержащимися в нем агрессивным» газами и парами.

Для удаления оксидов и других загрязнений необходим проактивировать газопоглотитель, т. е. нагреть его в вакууме пр» высокой температуре.

Нераспыляемый газопоглотитель должен иметь по возможности низкую температуру активирования, что предотвращает перегрев и— искажение геометрии близлежащих деталей, изменение межэлектродных расстояний, предупреждает возникновение термических напряжений и повышенное газовыделение в объеме прибора.

При активировании нераспыляемого газопоглотителя при температурах выше оптимальной наблюдается испарение отдельных компонентов газопоглотителя — с образованием налетов на окружающих деталях, а также повышается спекаемость и снижается пористость и сорбционная емкость газопоглотителя.

Обычно активирование газопоглотителя производится в уже отпаянном приборе путем его индукционного нагрева высокочастотными токами при одновременной подаче напряжения накала на подогреватель катода. Нагрев катода предотвращает сорбцию на катоде газов и паров, выделяющихся из деталей прибора.

Активирование нераспыляемых газопоглотителей можно проводить также путем их электронной или ионной бомбардировки и лучевого нагрева.

Лучевой нагрев обеспечивает равномерность прогрева всей толщи газопоглотителя и локальность нагрева газопоглотителя без опасности перегрева близлежащих деталей — ввиду возможности фокусировки и концентрации излучения.

В некоторых типах нераспыляемых газопоглотителей предусмотрен прямой нагрев — путем пропускания тока через подогре-ватель, встроенный непосредственно в газопоглотитель.

Селективность (избирательность) газопоглотителя характеризуйся различием в скоростях поглощения по отношению к Различным газам и парам остаточной атмосферы в приборе. Селективность газопоглощения позволяет формировать требуемый качественный состав остаточных газов внутри прибора. В частности, нераспыляемые газопоглотители позволяют создать восстановительную атмосферу, в которой парциальное давление водорода (способствующего активированию оксидного катода) на 1—2 ПоРядка выше парциального давления окислительных газов типов 2, СО, НгО, СО2 (являющихся «ядом» для катода).

Нераспыляемые газопоглотители имеют более высокую рабочую температуру по сравнению с распыляемыми — это их основной недостаток. Для эффективного газопоглощения необходим непрерывный нагрев газопоглотителя в процессе эксплуа-тации прибора.

При низких температурах (до 600°С) происходит только поверхностное поглощение газов и паров с постепенным образованием прочной пленки оксидов, которая снижает активность скорость и емкость газопоглощения.

При Т = 700°С начинается объемное поглощение с растворением газов и паров в массе газопоглотителя и диффузией загрязнений в его толщу.

Рабочая температура газопоглотителей по отношению к разным газам имеет разное значение. Рабочая температура поглощения кислорода титаном — более 700°С, цирконием — более 800°С, «Цето» — 600°С (наибольшую активность к кислороду имеет газопоглотитель «Циаль»).

Рабочая температура поглощения водорода компактным титаном— 300—400°С, порошковым—100—150°С, пористым—200— 400°С. В принципе чем больше атомный вес металла газопог лотителя, тем меньше его активность к водороду: например, титан имеет более высокую сорбционную активность к водороду, чем тантал.

Водород является единственным газом, поглощение которого нераспыляемым газопоглотителем является обратимым.

С повышением температуры скорость сорбции водорода не увеличивается, а снижается — начинается процесс десорбции. Например, при Т 800°С и непрерывной откачке водород можно полностью удалить из титана и церия.

Рабочая температура для паров воды у пористых газопоглотителей « 200°С, компактных == 500°С. При Т 700 + 800°С скорость поглощения паров воды снижается.

Возможность нагрева газопоглотителя до температуры активирования и поддержание рабочих температур в требуемом диапазоне во многом зависят от расположения газопоглотителя в приборе. Нагрев нераспыляемого газопоглотителя может осуществляться токами высокой частоты, переменным током, теплоизлучением от нагретых деталей или электронной бомбардировкой.

Путем присоединения концов газопоглотителя к узлам иди деталям с различной температурой можно создать в нем различные тепловые зоны. При этом высокотемпературные зоны газопоглотителя будут активно поглощать кислород, азот, диоксид 0 оксид углерода, а низкотемпературные — водород, метан и пар# воды. Это позволяет уравнять скорости поглощения различны газов и сделать газопоглотитель универсальным ко всем остаточ ным газам и парам.

Уменьшение избирательности сорбции по отношению к остаточным газам достигается также применением комбинированных газопоглотителей, т е. совмещением в одном узле распыляемого и нераспыляемого газопоглотителя (рис. 22.8). Например, кольцевой нераспыляемый газопоглотитель может располагаться концентрично с наружным распыляемым. Контейнер 1 такого комбинированного газопоглотителя имеет два желобка: периферийный — для запрессовки распыляемого 2 и внутренний концентричный г— для расположения нераспыляемого вещества 3. При температуре распыления периферийного (распыляемого) газопоглотителя температура нераспыляемого достигает 900°С, что достаточно для обезгаживания и активирования.

В последнее время наблюдается тенденция изготовления ряда приборов (генераторных и модуляторных ламп, газовых лазеров, рентгеновских трубок) в сочетании с миниатюрными электрораз-рядными насосами; они выполняют роль газопоглотителя и откачивают газы и пары из приборов непосредственно в процессе их эксплуатации или отпаиваются после вакуумной обработки и тренировки прибора.

Leave A Reply