Геттер Советский патент 1944 года по МПК H01J7/18 

Предлагаемое изобретение относится к технике введения в вакуумные приборы (электронные и пр. лампы) геттеров, т. е. химически активных, поддающихся испарению субстанций или агентов, применяемых в п)роцессе откачки вакуумного прибора или после неё для уменьшения давления остаточных газов или для увеличения электронной эмиссии с катодов.

Оксидное соединение бериллия с щелочноземельным м еталлом, например барием, применялось в качестве геттера и дало хорошие «результаты, так KaiK при нагревании в вакууме развивается незначительное количество свободного металлического бария и газообразных побочных продуктов. Однако это соединение при работе с ним на производстве и долгом пребывании его в более или менее сырой атмосфере оказывается не совсем устойчивым и постепенно портится, так как, очевидно, во влажной атмосфере происходит гидролиз.

Предметом давиого изобретения является стабильное оксидное соединение бериллия и щелочных металлов, свободное от вредных количеств газа, выделяющее незначительные количества активных металлов и достаточно устойчивое при длительном нахождении во влажной атмосфере.

Сущность изобретения, заключающаяся в применении двойного бериллата бария и стронция,поясняется прилагаемым чертежом, на котором фиг. I изображает электронную лампу с геттером согласно изобретению, фиг. 2 показывает увеличенный вид геттера, фиг. 3 - одно из средств нагрева геттера и фиг. 4 - нитевой катод с новым покрытием.

Колба I закрывает электродную систему 2, содержащую оксидный катод и окружающие его сетку и анод. Колба взята металлическая, в нижней её части имеется ножка 3 с трубкой 4 для откачки. Для поглощения оставшихся после откачки газов геттерный материал подогревается. Геттерный материал может быть отпрессован в шарики и помещён на геттерный хвостик обычным способом; однако, из практических соображений (и особенно в металлических лампах) предпочтительно напревать тонкий слой материала, вынесенный на электрически подогреваемый сердечник.

В одной предпочтительной форме выполнения геттер 5 ; состоит из сердечника (тугоплавкого материала) с желобком - полоской 6 .р-асположенного в любом месте колбы. Более ясно это показано на фиг. 2, где геттерный материал обозначен цифрой 7. Геттер может быть удобно нагрет электрически при присоединении одного из концов полоски б к вводу 8, а другого - к корпусу колбы или другому выводу.

В стеклянных колбах может быть применено нагревание индукционной печью путём расположения геттерной полосы, как «оказано на фиг. 3, «а проводящей дуге 9.

Открытая сторона полоски 6 делается обращённой или в сторону колбы, как 1на фиг. 1, или вниз,-как на фиг. 3, благодаря чему геттерные отложения попадают вниз колбы. После достиже1Н1ИЯ давления в колбе порядка нескольких микрон, полоска 6 иагревается достаточное .вре-мя для удале ния требуемого количества геттерных копарений и очищения колбы от остаточных газов. После этого колбу можно отпаять и оцоколевать обычным способом. Если после старения газ опять появится в колбе, тогда можно будет освободить ещё некоторое количество геттерного oaipa, «агревая снова полоску.

При и зготовлении тугоплавкая металлическая полоска 6, сделанная в виде неглубокого желобка, заполняется .мащиной тонкой пастой, состоящей из предлагаемого гетте;рного материала и связующего вещества. При фабричном изготовлении матернал приготовляется в больших количествах и неизбежно находится длителное время на открытом воздухе (перед помещением в лампу и отпайкой.

После экспериментов над различными комбиеациями щелочноземельных металлов и их оксидов, с целью получения свободных от газа смесей, освобождающих больщое количество металла и стабильных при различных атмосферных условиях, было «айдено, что двойной бериллат щелрчнО3€:мельнь1х мет;аллов вроде бария, стронция, кальция и магния (предпочтительней же оксидные смеси бериллия, бария и стррнция) является превосходными для указанной цели материалом. Двойной бериллат бария и стронция представляет собой двойную соль бария и стронция, в которой для последних бериллиевый оксид является кислотным радикалом.

Показателем устойчивости нового материала и порчи простого бериллата бария в условиях фабричного производства, связанных с нахождением материала на воздухе, является количество газа, которое может быть получено иэ материала при напрвве в вакууме до 700° С. Бериллаты бария и стронция или механические смеси их на миллиграмм бериллата, при давлении в один микрон, после нахождения в атмосфере с относительной влажностью в и при температуре 30° С в течение нескольких часов дают более тысячи литров газа, в то время как предлагаемый оксидный компаунд бария, стронция и бериллия даёт на миллиграмм, оосле нахождения в подобной же атмосфере в течение нескольких дней, - только восемь литров. При тех атмосферных условиях, которые обычны для летних месяцев, влажная бериллатная смесь распухает при нагреве в несколько раз по сражению с нормальным.

Испытания показали, что предлагаемый материал представляет действительную смесь бария, стронция, бериллия и кислорода. Индекс световой рефракции, определённый методом погружения в масло и при помощи петрографического микроскопа, лежит между И1ндексами бариевого и стронциевого бериллатов, причём испытание с микроскопом показало отчётливую гексагональную кристаллистическую ст1руктуру, отличную от кристаллов и бариевого, и стронциевого бериллатов. Рентгеновским аппаратом можно показать также, что материал представляет оиределёнйое соединение бария, стронция-, бериллия и кислорода.

Предлагаемый материал представляет двойной бериллат бария и стронция и, по мнению изобретателя, может быть правильно представлен формулой ВаО. SrO. бВеО или BaSrBesOs. В то время как суммарный вес двух металлов должен находиться в определённом отношении к кислотному радикалу ВеО, пропорциональность двух металлов - бария и. стронция может варьировать в широких пределах. Для увеличения выхода бария и стронция геттерный материал может быть п/риготовлен с избытком (против требуемого формулой BaSrEe-aOs) оксидов бария и стронция.

Хотя технология приготовления данного нового -соединения может быть различной, лучшие результаты при изготовлении больших количеств изобретатель получал путём совместного размельчения и обжига карбонатов бария и стронция и оксида бериллия. Геттерный материал с избытком приблизительно в 20% ВаО и SrO был изготовлен размельчением 1400 г торгового бариево-стронциевого карбоната и 520 г торгового бериллиевого оксида с отжигом до пятнадцати часов. Размельченная смесь выравнивалась в плоской никелевой ванне в слой с толш,иной в 1 /4 дюйма и затем отжигалась от тридцати до шестидесяти минут в водороде при температуре 1065° ±20° С. При этой температуре бариево-стронциево-бериллиевое соединение {Ва. Sr. ) образуется, вероятно, превращением карбонатов в гидрооксиды, благояаря воздействию водорода и реакций гидроксида с бериллиевым оксидом. Полученное таким образом соединение спекается и плотность его повышается нагревом на воздухе в денверском огнез орном глиняном тигле в течение четырёх часов нри от 1200 до 1250°С. Полученный продукт после охлаждения на воздухе размельчается в сухом виде или превращается в тончайший порошок Другим способом.

Порошкообразное соединение накладывается в виде покрывающего

или распыляемого раствора в органическом связителе. Пастообразный тонкий покрывающий материал, пригодный для заполнения каналов ленточного геттерного сердечника (фиг. 2), может быть изготовлен путём смешения 400 г бариевостронциевого бериллата, изготовленного по указанному способу, с 95 смз связующей жидкости, состоящей из торгового бутилового карбитного масла, нитроцеллюлозы и естественной или синтетической камфоры. Для -крупных производств связка приготовлялась смешением 1000 см бутилового карбитного масла с 39 г нитроцеллюлозы и 10 г камфоры. В некоторых случаях камфора с успехом может быть заменена торговой пластмассой.

Хороших результатов удалось добиться с ба/риево-стронциево-бериллиевым соединением, как геттером, путём нанесения покрытия весом в 2,5 мг в желобок на танталовой полосе толщиной 0,001 дюйма, 0,04 дюйма ширины и 0,65 дюйма длины. Ток около 3,8-4 ампер нагревает полосу до температуры около 1300° С и освобождает более 750/0 бария и стронция, находящихся в соединеиии. После разложения выделяется неумного газа, остаток твёрд, огнестоек и не летуч.

Танталовая полоска (сердечник) является легко восстанавливающей для барий-стронций бериллата и даёт хорошие результаты, но, при желании, в качестве восстановителя можно взять порошкообраэный металл, который можно смешать с соединением. Хорошие результаты получены были при смешении 16,5в/о по весу титанового порошка с 83, бариево-стронциевого бериллата и нанесением на молибденовую полосу. Пиркон, ванадий, гафний или Колумбии, так же как титан или тантал, являются тугоплавкими металлами, обладающими необходимыми восстановительными свойствами, освобождающими активные металлы и потому могут также применяться в качестве материала для сердечника или порошка, примешиваемого к соединению.