Газопоглотитель Советский патент 1986 года по МПК H01K1/56 H01J7/18 

1

Изобретение относится к электротехнической Промыршенности и может быть использовано для производства ламп накаливания, а также различных электровакуумных устройств электронной промътленности.

Целью изобретения является повышение эффективности газопоглощения.

На Чертеже приведены кривые, изменения массы образцов лт/т предлагаемого газопоглотителя (кривая 1) и газопоглотителя на основе цирв:ония марки ПЦрК-3 (кривая 2) от температуры для среды газа-наполнителя ламп накаливания (Аг

+ 14% N). Пов ышение эффективности газЪпоглощения на основе аморфных металлов происходит.в результате их перевода в активное состояние. Перевод предлагаемого газопоглотителя в активное состояние происходит при температуре модификационного перехода, практически мгновенно в зависимости от природы и дисперсности газопоглотителя (за. секунды и доли секунд). Модифи- кационный переход осуществляется в результате перестройки структуры вещества газопоглотителя из метаста- бильного состояния, которым является

аморфное, в термодинамически стабиль- зо ных продуктов разложения поверхностное, которым является кристаллическое. Это термодинамически выгодный процесс, он сопровождается уменьшением энергии системы и является экзотермическим. Экзотермичность процесса перехода газопоглотителя обусловливает высокую скорость газопоглощения, так как в момент перестрой- .ки структуры связи ослабляются и

находятся в очень активном состоянии, по чистоте внутреннюю среду устройпри перестройке структуры выделяется большое количество тепла,, что также облегчает процесс взаимодействия газопоглотителя с примесными газами, т.е. повьпяает его активность .

Температура модификационного перехода газопоглотителя на основе аморфного металла в кристаллическое состояние , как это установлено опытным путем, ниже температурь, активирования этого металла в кристаллическом сойтоянии. Кроме того, процесс перехода предложенного газопоглотителя из аморфного состояния в кристалл.и- ческое связан со структурными изменениями всей системы. Структурная неоднородность и внутреннее напряжение при модификационном переходе

772А9

приводят к образованию в газопоглотителе трещин (массивный газопоглотитель) или рассьтанию его частиц Vдисперсный газопоглотитель) на бло5 ки. При этом возрастает активная поверхность газопоглотителя и, следовательно повьшается эффективность газопоглощения.

Газопоглотитель на основе аморфных

10 металлов пассивен к активным газам воздуха до температуры модификационного перехода. Это позволяет длительно хранить газопоглотитель и предохранять его от взаимодействия

15 с газами при технологических операциях введения в устройство.

Кроме того, предлагаемый газопоглотитель значительно уп-рощает технологию активирования и снижает за20 траты энергии на осуществление этого процесса. При налимий в устройстве внутреннего теплового источника газопоглотитель достаточно разместить в зоне, где при включении устройства

25 реализуются температуры, превьшающие температуры модификационного перехода.

Предлагаемый газопоглотитель при его использовании Не выделяет побочных защитных; соединений, что создает благоприятные условия для работы нагреваемых элементов устройства.

Применение газопоглотителя на ос- нове металлов в аморфном состоянии позволит предотвратить вредное воздействие остаточных газов на нагреваемые элементы (например, вольфрамовую спираль) и поддерживать требуемую

45

ства, а следовательно, повысить эксплуатационную надежность и долговечность устройств.

П р и м. е р 1 . Газопоглотитель из порошка аморфного алюминия готовят в спиртовой суспензии, после чего его наносят на электроды модельной лампы накаливания (трехэлектрод- ная лампа, у которой одна из-спира лей заменена на вольфрамовую контрольную нить 040 мкм) по существу- юп1ей технологии. После заварки лампы проводят активацию газопоглотителя в течение 3 с ВЧ-нагревом, либо

55 ИК-нагревом при 450-500 С, т.е. при температуре модификационного перехода. В момент модификационного перехода газопоглотитель проявляет высокую активность к поглощению кислорода, воды, оксидов углерода. Поглощение этих газов продолжается после модификационного перехода в кристаллическое состояние при пониженных температурах. Низкотемпературному газопоглощению вредных газов способствует дефектная структура кристаллческой решетки газопоглотителя, так как быстрый процесс кристаллизации не успевает выстроить совершенную кристаллическую структуру.

Эффективность газопоглотителей - предлагаемого и базового (порошок алюминия ПАП-1) - оценивали по ре- зультатам испытания модельных ламп на срок службы и анализа количества вредных газовых примесей с помощью масс-спектрометра.

Средний срок службы модельных ламп, по которому оценивали эффективность газопоглотителей, определяли по результатам испытания партии из 20 ламп. По сравнению с модель-. ными лампами с известным газопогло- тителем средний срок службы ламп с предлагаемым газопоглотителем возрос в 4,2 раза. Это свидетельствует о повьттении. эффективности газопоглощения, предлагаемым газопоглотителем в результате перевода последнего в активное состояние и увеличения скорости газопоглощения.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Приведенные в таблице результаты масс-спектрометрического анализа лампы А 12-32 свидетельствуют о переводе предлагаемого газопоглотителя в активное состояние и высокой скорост поглощения вредных примесей.

Алюминий марки ПАП-1 обладает низкими газопоглощающими свойствами при этих температурах, что свидетельствуеТ о незавершенности процесса активирования.

Пример 2. Порошок аморфного циркония и базового газопоглотителя

50

(порошок циркония марки ПЦрК-З наносят на электроды модельной лампы, накаливания способом аналогичным при- ,меру I, После изготовления лампы проводят активирование газопоглотителя за счет тепловой энергии, создаваемой 5 внутри лампы телом накала. При этом температура газопоглотителя 350- 400 С, что выше температуры модифика5Ю

15

20 25 Q

35

0

S

0

5

ционного перехода циркония из аморфного состояния в кристаллическое.

Средний срок службы модельных ламп с предлагаемым газопоглотителем по сравнению со сроком службы ламп с газопоглотителем из циркония марки ПЦрК-З возрос в 3,8 раза. Полученные результаты свидетельствуют о повышении эффективности газопоглощения предлагаемым газопоглотителем ho сравнению с цирконием марки ПЦрК-3,

Газопоглощающие свойства аморфного порошка циркония и циркония марки ПЦрК-3 исследовали на сорбци- онной-вакуумной установке весовым методом.

Как видно из чертежа, при температуре модификационного перехода (350°С) масса образца предлагаемого газопоглотителя (кривая 1) резко возрастает, что связано с повышением активности и скорости газопоглощения (кривая 2) .Прирост массы газопоглотителя на основе циркония марки ПЦрК-3 незначителен, что объясняется наличием на поверхно.сти образца окисного слоя, препятствующего газопоглощению, и низкой скоростью газопоглощения.При снижении температуры скорость газопоглощения у известного газопоглотителя ниже по сравнению с предлагаемым газопоглотителем. Это связано . с образованием активной поверхности предлагаемого газопоглотителя (как внешней, так и внутренней за счет .рассыпания частиц на блоки в момент модификационного перехода) и наличием большого числа реакционно- способных: центров.

Пример 3. Порошки аморфного ванадия и ванадия в кристаллическом состоянии исследовали на эффективность газопоглощения в модельных лампах аналогично примеру 1. Нагрев и активирование газопоглотителя осуществлялись за счет тепловой энергии, создаваемой внутри лампы вольфрамовой спиралью. Достигаемая при помощи лучистого нагрева температура газопоглотителя и , что вьшзе темпе-- ратуры модификационного перехода ванадия из аморфного состояния в крист аллическое. Средний срок службы модельных ламп с предлагаемым газопоглотителем по сравнению с лампами с газопоглотителем из кристаллического ванадия возрос в 2,4 раза. Это свидетельствует о повышении эффективности геттерирования предлагаемого газопоглотителя. Модификационньш переход ванадия из аморфного состояния в кристаллическое способствует переводу газопоглотителя в активное состояние, в результате чего возрастает скорость газопоглощения и, следовательно, повышается эффек- -тивность газопоглощения. По сравнени с предлагаемым газопоглотителем газопоглотитель из кристаллическог о ванадия-при рабочих температурах в модельной лампе обладает низкой скоростью газопоглощенил, поскольку ре- ализуе мая в лампе температура статочна для активирования газопоглотителя.

Пример 4, Газопоглотители в виде прессованных таблеток на ни- келевой подложке из порошков аморфного молибдена и молибдена марки МЭ-1 закрепляют на электродах модельной лампы, Б готовой модельной лампе газопоглотители нагреваются до 520 С внешним источником ИК-излуче- ния. При этой температуре происходит модификационный переход у образца аморфного газопоглотителя.

Результаты испытаний ламп свиде- тельствуют об увеличении срока слу7К- бы ламп с предлагаемым газопоглотителем в 2,9 раза но сравнению с лампами с газопоглотителем из молибдена МЭ-1. Это связано с переводом предлагаемого газопоглотителя в активное состояние и повышением скорости га- зопоглоще - ия,

Пример 5. Порошки аморфного никеля и никеля марки ПНЭ-1 иссле- довали на эффективность газопоглощения аналогично примеру 3. Температура модификационнотч:) перехода аморфного никеля 280°С, Срок службы модельных ламп с предлагаемьм газопоглотителем возрос в 3,2 раза по сравнению с лампами с газопоглотителем из никеля марки ПНЭ-1, Это свидетельствует о переводе предлага

емого газопоглотителя в активное состояние и увеличении скорости газопоглощения ,

, 5

0 5

о

5

0

Пример 6. Порошки аморфной меди и меди марки ПМС-1 исследовали на эффективность газопогло1чения аналогично примеру 3, При температуре модификадионного перехода И 300°С происходит перевод предлагаемого газопоглотителя в активное состояние.

Результаты испытаний модельных ламп с газопоглотителем из меди марки ПМС-1 показали увеличение срока слу:кбы в 2,1 раза по сравнению с лампами с газопоглотителем из меди марки ПМС-1

Получают газопоглотители на основе металлов в аморфном состоянии любым из известных способов, например электрическим взрывом проводников или воздействием кондентрированных потоков энергии на материалы.

Предлагаемы газопоглотитель может быть изготовлен в виде порошков различной дисперсности, кусочков фольги, прессованных таблеток, отдельных кусочков металла. Размещение газопоглотителя проводят в местах, не ухудшающих основных характеристик прибора, например в лампах накаливания - на электродах, телах накала, нижней части колбы, линзочках, поддержках.

Металлы в аморфном состоянии обладают малой активностью к поглощению агрессивных газов (О , СО, СО, ) до температуры модификационного перехода. Перевод газопоглотителя в активное состояние резко увеличивает скорость газопоглощения, росту которой способствует экзотермичность модификадионного перехода,

Таким образом, снижение температуры перевода предлагаемого газопоглотителя в активное состояние, увеличение скорости газопоглощения и реакдионной поверхности приводит к повьшюнию эффективности газопоглощения , Формула изобретения

Газопоглотитель на основе металлов, отличающийся тем, что, с делью повьппения эффективности газопоглощения, использованы металлы в аморфном состоянии.

50403020W 0200 300 400 SOff T C

Изобретение относится к электротехнической промьшшенности, в частности к производству ла)п накаливания. Целью изобретения является повышение эффективности газопоглощения. Газопоглотитель выполнен на основе металлов в аморфном состоянии. Повышение эффективности газопоглощения на основе аморфных металлов происходит в результате их перевода в активное состояние. Активирование газопоглотителя происходит при температуре модификационного перехода. Кодификационный переход осуществляется благодаря перестройке структуры вещества газопоглотителя из метастабиль- ного состояния, которьп является аморфное, в термодинамически стабильное состояние, которым является кристаллическое. Использование металлов в аморфном состоянии позволяет повысить активность газопоглотителя, скорость поглощения, а следовательно, срок службы ламп. 1 ил,, 1 табл. (Л ю ч1 со

Составитель В.Горчанова Редактор Л.Веселовская Техред Л.Сердюкова Корректор М.Самборская

6689/49

Тираж 643Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, .ул,Проектная,4