Газопоглотитель является месторождением реактивного материала , который помещен внутри вакуумной системы, с целью завершения и поддержания вакуума. Когда молекулы газа удар геттерного материала, они соединяются с ним химически или путем absorp ции . Таким образом, газопоглотитель удаляет небольшое количество газа из вакуумированного пространства. Геттер обычно представляет собой покрытие, нанесенное на поверхность внутри откачанной камеры.
Первоначально вакуум создается путем подключения закрытого и герметичного контейнера к вакуумному насосу . После достижения достаточного вакуума контейнер можно закрыть, или вакуумный насос можно оставить работающим. Геттеры особенно важны в герметичных системах, таких как вакуумные трубки , включая электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) и панели с вакуумной изоляцией., которые должны поддерживать вакуум в течение длительного времени. Это связано с тем, что внутренние поверхности контейнера высвобождают адсорбированные газы в течение длительного времени после установления вакуума. Геттер непрерывно удаляет остатки химически активного газа, такого как кислород, до тех пор, пока он десорбируется с поверхности или постоянно проникает в систему (крошечные утечки или диффузия через проницаемый материал). Даже в системах, которые постоянно вакуумируются с помощью вакуумного насоса, геттеры также используются для удаления остаточного газа, часто для достижения более высокого вакуума, чем может достичь только насос. Хотя он часто присутствует в незначительных количествах и не имеет движущихся частей, геттер сам по себе ведет себя как вакуумный насос. Это идеальный химический сток для химически активных газов. [1] [2] [3] [4] [5]
Геттеры не могут реагировать с инертными газами , хотя некоторые геттеры адсорбируют их обратимым образом. Кроме того, водород обычно обрабатывается адсорбцией, а не реакцией.
Типы [ править ]
Чтобы избежать загрязнения атмосферой, газопоглотитель необходимо вводить в вакуумную систему в неактивном состоянии во время сборки и активировать после вакуумирования. Обычно это делается с помощью тепла. [6] Для разных типов геттеров используются разные способы:
- Мгновенный геттер - материал геттера неактивен в резервуаре во время сборки и первоначального вакуумирования, а затем нагревается и испаряется, обычно за счет индукционного нагрева . Испаренный геттер, обычно летучий металл, мгновенно реагирует с любым остаточным газом, а затем конденсируется на холодных стенках трубки в виде тонкого покрытия, геттерного пятна или геттерного зеркала , которое продолжает поглощать газ. Это наиболее распространенный тип, используемый в электронных лампах малой мощности .
- Неиспаряющийся геттер (NEG) [7] - Геттер остается в твердой форме.
- Геттер покрытия - покрытие, наносимое на металлические части вакуумной системы, которые будут нагреваться во время использования. Обычно нелетучий металлический порошок, спеченный в виде пористого покрытия на поверхности электродов силовых вакуумных ламп, выдерживается при температуре от 200 ° до 1200 ° C во время работы.
- Массовый газопоглотитель - листы, полосы, проволока или спеченные гранулы из газопоглощающих металлов, которые нагреваются либо путем их установки на горячие детали, либо с помощью отдельного нагревательного элемента. Их часто можно обновить или заменить.
- Геттерный насос или сорбционный насос. В лабораторных вакуумных системах объемный газопоглотитель NEG часто содержится в отдельном сосуде с собственным нагревателем, присоединенным к вакуумной системе с помощью клапана, чтобы его можно было заменить или заменить при насыщении. [7]
- Ионный геттерный насос - использует высоковольтный электрод для ионизации молекул газа и продвижения их к поверхности геттера. Они могут достигать очень низкого давления и важны в системах сверхвысокого вакуума (UHV). [7]
Прошитые геттеры [ править ]
Мгновенные геттеры получают путем размещения резервуара с летучими и химически активными веществами внутри вакуумной системы. После вакуумирования и герметизации системы материал нагревается (обычно с помощью индукционного радиочастотного нагрева ). После испарения он осаждается в виде покрытия на внутренних поверхностях системы. Мгновенные геттеры (обычно сделанные из бария ) обычно используются в электронных лампах . Большинство геттеров можно увидеть как серебристое металлическое пятно на внутренней стороне стеклянной оболочки трубки. В больших передающих трубках и специальных системах часто используются более экзотические газопоглотители, в том числе алюминий , магний , кальций , натрий , стронций и др.цезий и фосфор .
Если газопоглотитель подвергается воздействию атмосферного воздуха (например, при поломке трубки или утечке), он становится белым и становится бесполезным. По этой причине газопоглотители используются только в закрытых системах . Функционирующий геттер фосфора очень похож на геттер окисленного металла, хотя он имеет радужный розовый или оранжевый цвет, которого нет у геттеров окисленного металла. Фосфор часто использовался до разработки металлических газопоглотителей.
В системах, которые необходимо открыть для доступа воздуха для технического обслуживания, титановый сублимационный насос обеспечивает те же функции, что и газопоглотители, но его можно многократно перепробивать. В качестве альтернативы можно использовать некипящие геттеры.
Те, кто не знаком с герметичными вакуумными устройствами, такими как вакуумные лампы / термоэмиссионные клапаны, натриевые лампы высокого давления или некоторые типы металлогалогенных ламп , часто замечают блестящие отложения из импульсного геттера и ошибочно думают, что это признак неисправности или ухудшения характеристик устройства . В современных газоразрядных лампах высокой интенсивности, как правило, используются не испаряющиеся геттеры, а не импульсные геттеры.
Те, кто знаком с такими устройствами, часто могут качественно оценить твердость или качество вакуума внутри по внешнему виду осадка мгновенного поглотителя с блестящим осадком, указывающим на хороший вакуум. По мере того, как геттер израсходован, осадок часто становится тонким и полупрозрачным, особенно по краям. Он может приобретать коричневато-красный полупрозрачный вид, что указывает на плохую герметизацию или частое использование устройства при повышенных температурах. Белый налет, обычно оксид бария , указывает на полное повреждение уплотнения вакуумной системы, как показано на изображенном выше модуле флуоресцентного дисплея.
Активация [ править ]
Типичный газопоглотитель, используемый в небольших вакуумных трубках (виден на трубке 12AX7, вверху), представляет собой кольцевую структуру, сделанную из длинной полосы никеля, которая сложена в длинный узкий желоб, заполненный смесью азида бария и измельченное стекло, а затем сложенное в форму замкнутого кольца. Геттер прикреплен отверстием желоба вверх к стеклу, в конкретном случае, изображенном выше.
Во время активации, когда лампа все еще подключена к насосу, катушка индукционного нагрева RF подключена к мощному генератору RF, работающему в диапазоне ISM 27 МГц или 40,68 МГц.расположен вокруг колбы в плоскости кольца. Катушка действует как первичная обмотка трансформатора, а кольцо - как один закороченный виток. В кольце протекают большие высокочастотные токи, нагревая его. Катушка перемещается по оси колбы, чтобы не перегреться и не расплавить кольцо. При нагревании кольца азид бария разлагается на пары бария и азот. Азот откачивается, и барий конденсируется на баллоне над плоскостью кольца, образуя зеркальный осадок с большой площадью поверхности. Стеклянная пыль в кольце плавится и улавливает любые частицы, которые в противном случае могли бы вылететь внутрь колбы, что впоследствии вызовет проблемы. При активации барий соединяется с любым свободным газом и продолжает действовать после того, как колба отсоединена от насоса. Во время использования внутренние электроды и другие части трубки нагреваются.Это может вызвать выделение адсорбированных газов из металлических частей, таких как аноды (пластины), решетки или неметаллические пористые части, такие как спеченные керамические детали. Газ задерживается на большой площади реактивного бария на стенке баллона и удаляется из трубки.
Неиспаряющиеся геттеры [ править ]
Неиспаряющиеся газопоглотители , работающие при высоких температурах, обычно состоят из пленки из специального сплава, часто в основном циркония ; Требование состоит в том, что материалы сплава должны образовывать пассивирующий слой при комнатной температуре, который исчезает при нагревании. Обычные сплавы имеют названия в форме St (Стабил), за которыми следует номер:
- St 707 состоит на 70% из циркония , на 24,6% из ванадия и остального железа .
- St 787 состоит на 80,8% из циркония , на 14,2% из кобальта , а остальное - из мишметалла .
- St 101 состоит на 84% из циркония и на 16% из алюминия . [8]
В трубках, используемых в электронике, геттерный материал покрывает пластины внутри трубки, которые при нормальной работе нагреваются; когда геттеры используются в более общих вакуумных системах, например, в производстве полупроводников , они вводятся как отдельные части оборудования в вакуумную камеру и включаются при необходимости. Нанесенный и узорчатый геттерный материал используется в корпусах микроэлектроники для обеспечения сверхвысокого вакуума в герметичной полости. Для увеличения производительности газопоглотителя температура активации должна быть максимальной с учетом ограничений процесса. [9]
Конечно, важно не нагревать газопоглотитель, когда система еще не находится в хорошем вакууме.
См. Также [ править ]
- Ионный насос (физика)
Ссылки [ править ]
- ^ O'Hanlon, Джон Ф. (2005). Руководство пользователя вакуумной техники (3-е изд.). Джон Вили и сыновья. п. 247. ISBN. 0471467154.
- Перейти ↑ Danielson, Phil (2004). «Как использовать геттеры и геттерные насосы» (PDF) . Журнал практических и полезных вакуумных технологий . Веб-сайт Vacuum Lab. Архивировано из оригинала (PDF) на 2005-02-09 . Проверено 27 ноября 2014 года .
- ^ Mattox, Donald M. (2010). Справочник по обработке методом физического осаждения из паровой фазы (PVD) (2-е изд.). Уильям Эндрю. п. 625. ISBN 978-0815520382.
- ^ Уэлч, Кимо М. (2001). Технология перекачки улавливания . Эльзевир. п. 1. ISBN 0444508821.
- ^ Bannwarth, Helmut (2006). Жидкокольцевые вакуумные насосы, компрессоры и системы: обычная и герметичная конструкция . Джон Вили и сыновья. п. 120. ISBN 3527604723.
- ^ Эспе, Вернер; Макс Нолл; Маршалл П. Уайлдер (октябрь 1950 г.). «Геттерные материалы для электронных трубок» (PDF) . Электроника . МакГроу-Хилл: 80–86. ISSN 0883-4989 . Проверено 21 октября 2013 года . на сайте Tubebooks Пита Миллера
- ^ a b c Жустен, Карл (2008). Справочник по вакуумной технике . Джон Вили и сыновья. С. 463–474. ISBN 978-3-527-40723-1.
- ^ "Неиспаряющиеся геттерные сплавы - Патент США 5961750" . Архивировано из оригинала на 2012-09-11 . Проверено 26 ноября 2007 .
- ^ Высококачественный МЭМС-гироскоп
- Стоукс, Джон В. 70 лет радиоламп и клапанов: руководство для инженеров, историков и коллекционеров. Вестал Пресс, 1982.
- Райх, Герберт Дж. Принципы электронных трубок. Понимание и проектирование простых схем. Публикация Audio Amateur Radio, май 1995 г. (Перепечатка оригинала 1941 г.).
Внешние ссылки [ править ]
 | Найдите getter в Викисловаре, бесплатном словаре. |
- Как активировать геттер в GU74B / 4CX800A
- Процесс упаковки в сверхвысоком вакууме, демонстрирующий более 2 миллионов Q-фактора в вибрационных гироскопах MEMS , письма о датчиках IEEE
