Распыляемые газопоглотители
Распыляемыми называются газопоглотители, активное вещество которых поглощает газы как при переводе его в паровую фазу (т. е. при возгонке), так и после конденсации на внутренней поверхности прибора в виде тонкой металлической пленки (зеркала газопоглотителя).
У большинства распыляемых газопоглотителей активным газопоглощающим веществом является барий (Тпл = 704°С, 7КИп = 1540°С).
Барий реагирует с кислородом и парами воды, а также в Меньшей степени с азотом, водородом, диоксидом и оксидом Утлерода. Однако барий не поглощает инертных газов (аргона, Неона) и очень слабо поглощает углеводороды. Скорость поглощения каждого данного газа зависит от критической температуры реакции бария с этим газом. Например, критическая температура реакции бария с кислородом около 40°С. При температуре ниже критической поглощение газа зеркалом бария быстро прекращается.
При температурах выше критической сорбционная емкость пропорциональна количеству бария, т. е. зависит от толщины зеркала газопоглотителя. При температурах ниже критической — емкость пленки газопоглотителя не зависит от толщины, а определяется лишь величиной ее поверхности. Однако при 200°С сорбционная способность бария понижается в результате его рекристализации и значительного увеличения давления насыщенных паров самого бария.
Состав остаточных газов в приборах с бариевым зеркалом зависит от температуры катода и интенсивности электронных потоков. При холодном катоде, т. е. при хранении прибора в нерабочем состоянии, в нем постоянно накапливаются метан, этан, пропан, аргон. При работе прибора, т. е. при нагреве катода до 900°С и токоотборе с катода, происходит диссоциация углеводородов с образованием водорода, азота, оксида углерода, которые значительно лучше поглощаются газопоглотителем, чем углеводороды. Поэтому часто встречаются случаи, когда при хранении прибора в нерабочем состоянии происходит необратимое отравление катода (из-за неблагоприятного состава остаточных газов), а при работе аналогичного прибора катод долгое время сохраняет свои эмиссионные характеристики. Катоды приборов, работающих при низких потенциалах на электродах, «отравляются» в основном из-за химического взаимодействия остаточных газов с оксидным покрытием, а катоды высоковольтных приборов «отравляются» в основном в результате их бомбардировки положительными ионами.
На практике замечено, что приборы с высокими потенциалами на электродах более чувствительны к повышенным давлениям остаточных газов, что связано с большой энергией ионов, бомбардирующих катоды (особенно в приборах с магнитной фокусировкой, нацеливающей ионы на катод). Для этих приборов рекомендуется увеличивать продолжительность выдержки межДУ операциями распыления газопоглотителя и тренировки.
Изготовлять газопоглотитель из одного чистого бария практически невозможно: барий мгновенно окисляется на воздухе и теряет газопоглощающую способность в процессе монтажа его в прибор.
Для защиты бария от действия окружающей атмосферы 6го вводят в состав сплава с алюминием — газопоглотитель «Альба»-Алюминий служит для образования пассивирующей оксидно0 пленки, которая не пропускает газы и пары из атмосферы 9 т0Лщу сплава и защищает барий от внешнего воздействия. К достаткам газопоглотителя «Альба» относятся: высокая температура, необходимая для распыления газопоглотителя (== 1050+ + 1150°С); большая летучесть алюминия в вакууме и, как следствие, возможность загрязнения активного бариевого зеркала алюминием и снижение его сорбционной емкости; малая механическая прочность остатка сплава после распыления, что приводит к появлению в приборе посторонних частиц осыпавшегося йзопоглотителя.
Поэтому наибольшее распространение получили газопоглотители «Бати» и «Альбани», в которых к сплаву типа «Альба» добавляют порошки титана или никеля. В процессе распыления титан или никель вступают в химическое взаимодействие с алюминиевым сплавом:
В процессе этой реакции никель или титан связывают алюминий в малолетучее соединение NiAl, что предотвращает испарение алюминия вместе с барием и загрязнение алюминием бариевого зеркала. Кроме того, эта реакция является экзотермической и сопровождается выделением теплоты, что позволяет снизить мощность, необходимую для разогрева газопоглотителя до температуры распыления и соответственно уменьшает вероятность перегрева близлежащих электродов, их деформацию, газовыде-ление и образование металлических налетов на изоляторах.
В газопоглотитель «Бати» иногда добавляют оксид железа, он вступает в экзотермическую реакцию с титаном, что позволяет Уменьшить мощность внешнего разогрева и обеспечивает более плавное и равномерное испарение бария.
В последнее время широкое применение находят бариевые газопоглотители, которые в процессе изготовления специально насыщаются определенным количеством инертных газов, например азотом. При распылении газопоглотителя происходит выделение азота или другого насыщающего газа — это приводит к повышению Давления в приборе в момент образования «зеркала» бария до —10 Па. Распыление бария при повышенном давлении Митральных газов вызывает рассеивание потока паров бария, что способствует созданию рыхлого пористого слоя зеркала газопоглотителя с очень высокой поглощающей способностью. Нейтрально газы, выделившиеся при распылении газопоглотителя, затем Мглощаются зеркалом газопоглотителя, и вакуум в приборах устанавливается. Например, применение в цветных кинескопах поглотителей КРАБ-26 и КРАБ-26 МАА позволило значительно увеличить площадь зеркала газопоглотителя (до « 300 см2) в 2 раза повысить сорбционную емкость и в 5 раз уменьши конденсацию паров бария на поверхности маски кинескопа Повышенное давление при распылении газопоглотителя значитесь, но снижает длину свободного пробега частиц бария (до 5 мм) которые не долетают до маски и экрана и в виде рыхлого слоя осаждаются на конусной поверхности кинескопа (на маске и экране конденсируется не более 8 % общего количества распы-ленного бария; в то время как при распылении обычных газопоглотителей на маске и экране конденсируется более 50 %). Как известно, наличие пленки бария на маске и экране кинескопа является отрицательным фактором и приводит к ухудшению его параметров:
Возникает тепловая деформация маски (на участках маски, где образуется налет газопоглотителя, снижается тепловая радиация и ухудшаются условия отвода теплоты);
Наблюдается интенсивное газовыделение под действием электронов и ионов, бомбардирующих маску и экран.
Конструктивно распыляемый газопоглотитель обычно состоит из газопоглощающего состава и держателя (полочки, подложки, трубки, контейнера — рис. 22.1).
Газопоглощающие составы изготовляют в виде таблеток, например таблеточный газопоглотитель (рис. 22.1, а), порошков и паст с органической связкой — биндером или без нее, например шовно-трубчатый и трубчатый газопоглотитель (рис. 22.1, д, е).
Держатель является емкостью и нагревателем для газопоглощающего состава, а также экраном, который направляет поток паров бария в требуемом направлении.
Наибольшее распространение получили кольцевые газопоглотители КРБ (в виде порошка, запрессованного в предварительно сформованный кольцевой контейнер, рис. 22.1, в и порошкодавленые газопоглотители ПД (в виде порошка, запрессованного в металлический диск, рис. 22.1, б).
Соответствие между формой кольцевого газопоглотителя, формой колбы ЭВП и цилиндрической высокочастотной катушк0 обеспечивает равномерный нагрев кольца и получение пленки бария одинаковой толщины и структуры. Направленность распыления бария в кольцевом газопоглотителе зависит от форм1 контейнера и отражателя-рефлектора. Отражатель предотвращав напыление бария на детали прибора. Для обеспечения возмоЖ ности быстрого распыления бария (без опасности перегорая0 контейнера) некоторые газопоглотители имеют тепловой торМ° (рис. 22.2). Роль теплового тормоза играет внутреннее по кольца, которое нагревается значительно слабее, чем желобок газопоглощающим составом.
К основным недостаткам распыляемых газопоглотителей относятся: возможность возникновения (особенно в высоковольтных приборах) токов утечки и коротких замыканий, появления вторичной эмиссии, изменение межэлектродных емкостей, контактной разности потенциалов, роста высокочастотных потерь (из-за напыления бария на детали и узлы прибора); появление после распыления газопоглотителя дополнительных газовых компонентов (в частности, аргона, метана, водорода); частичное отрав-ление катода газами и парами, выделяющимися из газопоглотителя при его обез-гаживании и распылении.