Способ термической обработки электродов импульсных газоразрядных приборов Советский патент 1982 года по МПК H01J9/42 

Изобретение относится к газоразрядным приборам, а именно к способу обработ1ш электродов газоразрадных приборов и может .быть использовано при производстве источников высокоинтенсивного света, г&зоразрядных приборов различного назначения. Йзрестен способ термической обработ ки электродов газоразрядных и электровакуумных приборов, заключающийся в том, что, с целью обезгаживания эпек-рродов, их нагревают токами высокой частоты 1 . Высокочастотное нагревание производят электромагнитным полем индуктора, размешенного вне электровакуумного при бора. С увеличением частоты тока, магнитной проницаемости, удельного электри ческого сопротивления материала детали и особенно числа ампер-«итков катуйжи уменьшается время, которое необходимо для разогрева детали до требуемой температуры при обезгаживании. Для быст рого и эффективного нагрева детали в по ле высокой частоты необходимо, чтобы деталь имела такую форму и положение, при которых она образует замкнутый контур, пересекаемый линиями магнитного поля. Оптимальная частота токов высокой частоты составляет 20 - 2О кГи.2. Однако такой способ неприменим для обработки электродов импульсных газоразрядных приборов, так как в результате медленного нагрева нет имитации рабочего режима. Известен также способ термической обработки электродов импульсных газо разрядных приборов, заключающийся в том, что обрабатываемые электроды помещают в вакуумную камеру, на рабочую поверхность направляют электронный пучок и ведут обработку в течение времени, необходимого для активации и обезгаживания. Обезгаживание при помощи электронной или ионной бомбардировки происходит путем превращения кинетической энергии электронов и ионов в теплоту, нагреваю393тую детали. Тепловая энергия выделяетс на участках, которые непосредственно бомбардируются ионами и электронами. Поэтому температура поверхности и отдельных участков детали, бомбардируемы электронами и ионами, значительно превьпиает среднюю температуру детали (ср няя температура детали поддерживается ниже температуры начала интенсивного распыления металла). Когда энергия электронов превышает энергию, необходимую для ионизашш остаточных газов, в объеме прибора образуются положительные ионы, которые бом бар; ируют и разрушают катод. При обезгаживании электронной бомбардировкой распределение температуры в толще детали практически соответствует реальном распределению, температуры при эксплуатации прибора 2 . Однако такой способ термической обработки электродов газоразрядных и электровакуумных приборов не позволяет полностью удалить с поверхности электродов газы, окислы и другие соединения которые в процессе эксплуатации взаимо действуют с плазмой разряда и конструк тивными элементами прибора. Кроме этого, на поверхности электродов остаются неровности, микроскопические посторонние частицы и включения, которые можно устранить только при высоких термических и электрических нагрузках, соответствующих рабочим режимам. Такие дефекты поверхности обуславливают низкое качество элекгродов. Цель изобретения - улучшение качест ва источников света путем устранения загрязнений оболочки продуктами распыления катода, устранения возможного .попадания на сборку электродов со скрытыми дефектами структуры и повьииения степени обезгаживания. Указанная цель достигается тем, что в способе термической обработки электродов импульсных газоразрядных приборов, заключающемся в том, что обрабатываемые электродь помещают в вакуум ную камеру, на рабочую поверхность направляют электроншдй пучок и ведут обработку в течение времени, необходимого ддя активировки и обезгаживания, электронный пучок модулируют по длительности, а его параметры выбирают из условий Р ЛСР и -fc Т, где р .. мощность электронного пучка в импульсе; t - .длительность импульса электронного пучка; Т - длительность разрядного тока в номинальном режиме работы газоразрядного прибора; сР среднее за импульс значение силы разрядного тока в номинальном режиме; Оа - катодное падение потенциала. При термической обработке электродов модулированным по длительности электроным пучком на рабочую поверхность элек- троаа поцаются кратковременные импульсы болыиой мощности, которые создают на поверхности электрода условия, близкие к реальным, возникающим при эксплуатации. При этом наблюдается выравнивание микровыступов и микротрещин, микроскопические посторонние частицы и включения удаляются с поверхности. Вследствие того, что импульсы подаются кратковременные, сам электрод нагревается до менее низкой температуры, чем его рабочая поверхность. Такие условия термической обработки, наиболее соответствуют термическому режиму электрода в готовом газоразрядном приборе. Обработка ведется в вакууме, чем достигается высокая степень обезгаживания. Электроды обрабатываются до сборки прибора. Обработка ведется в специальной вакуумной камере при непрерьшной откачке. Этим исключается запыление оптических элементов прибора продуктами распыления. Длительность импульса электронного пучка выбирается приблизительно равной длительности разрядного тока в номинальном режиме работы газоразрядного прибора. Пример. Обрабатывают партию электродов лампы ИФП-600. Электроды помещают в специальную вакуумную камеру, которую откачивают до давления рт. ст. и поддерживают указанный вакуум в течение всего времени обработки. На поверхность электродов направляют модулированный по длительностк электронный пучок (использовался импульсный режим работы электронной пушки). Ток пучка 200 мА, энергия электронов 2О кэВ (мошность в импулгле 4кВт), частота посылок 20 Гц, длительность импульса 1 мс, время обработки 5 мин (средняя температура электродов 1700 К). Для сравнения электроды контрольной партии обрабатывают электронным лучом в стационарном режиме. Ток пучка 20 мА, энергия электронов 2ОкэВ, время обработки 5 мни (средняя температура электрода 1700 К).

После обработки электродный узел поступает на сборку лампы. Проводят исследования влияния импульсного нагрева на световые параметры источников.

Результаты измерений, относительного изменения освечивания (усредненного по трем лампам для каждого режима обработки) при наработке приведены в таблице.

Проведенные эксперименты показывают что при импульсной термической обработ ке скорость спада освечивания в процессе наработки на начальной стадии уменьшает ся, уменьшается также количество налета распыленйого материала электродов на оболочке памп. Это приводит к увеличе- нию полезного срока службы источников. Кроме того, в процессе импульсной обра- .ботки электронным пучком поверхность

электрода испытывает значительные импульсные нагрузки, близкие : к реальным. Это позволяет в проиессе термической обработки обнаружить дефекты структуры электродных материалов до их установки в изделие, а тем самым исключить брак готовых изделий вследствие дефектов поверхности электродов газоразрядных приборов.

Использование предлагаемого способа термической обработки электродов импульных газоразрядных приборов, по сравнению с известными способами, позволяет увеличить полезный срок службы приборов и осуществлять визуальный контроль электродов до их установки в изделие, что значительно пстышает качество выпускаемых газоразрядных приборов.