Откачка электровакуумных приборов через короткий штенгель Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 621.373.002

Я.В. Перевозникова, В.И. Воронин ОТКАЧКА ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ ЧЕРЕЗ КОРОТКИЙ ШТЕНГЕЛЬ

Представлены результаты исследования камерной откачки электровакуумных приборов через короткий штенгель. Показано, что изменение диаметра штенгеля и расстояния между штенгелем и заглушкой привело к снижению давления в приборе.

Камерная откачка, экспериментальный диод, оксидный катод, разнесение частей, поток газов, штенгель.

Ya.V. Perevoznikova, V.I. Voronin

ELECTRICAL VACUUM DEVICES EVACUATION THROUGH A SHORT CHAMBER-EXHAUST TUBE

The research results of evacuation of electrical vacuum devices through a short chamber-exhaust tube are presented here. The increase of chamber-exhaust tube diameter and the distance between it and a plug to optimal dimensions resulted in 1.5-2 fold pressure decrease in the device.

Chamber evacuation, experimental diode, oxide cathode, parts diversity, gas flow, exhaust tube.

Камерная откачка электровакуумных приборов (ЭВП) с разнесением частей имеет ряд преимуществ перед другими способами откачки [1, 2]. Однако существуют некоторые типы приборов, для которых применение такой откачки затруднительно. К ним относятся, например, крупногабаритные ЭВП сложной конфигурации. Для камерной откачки приборов этого типа требуются сложные оправки, а вакуумная камера имеет значительные размеры, что приводит к усложнению конструкции откачных постов. Другим типом приборов, для которых трудно применить вакуумную откачку с разнесением частей, являются металлостеклянные ЭВП. Нагрев таких приборов до температуры 650...750°С, позволяющий соединить части прибора диффузионной сваркой или пайкой, недопустим из-за опасности разрушения спая металла со стеклом.

Для указанных приборов более целесообразна откачка через короткий штенгель с герметизацией заглушки диффузионной сваркой или пайкой в конце процесса откачки, в ряде случаев - при нагреве места герметизации.

При откачке через короткий штенгель на изменение давления в приборе при обработке на откачном посту большое влияние будет оказывать проводимость зазора, зависящая от диаметра штенгеля и расстояния между штенгелем и заглушкой.

В настоящей работе экспериментально определено расстояние между штенгелем и заглушкой прибора во время обработки последнего на откачном посту. Необходимо определение оптимального расстояния, так как недостаточное разнесение заглушки и прибора приводит к повышению давления в приборе, а излишнее разнесение - к усложнению механизмов герметизации.

В качестве объектов исследования применялись специальные диоды (рис. 1) с оксидным катодом. Откачка диодов велась через короткие штенгели длиной 15 мм и диаметрами 16, 20, 30, 40 мм. Для сравнения диоды

откачивались через обычный штенгель диаметром 8,5 мм и длиной 60 мм.

Конструкция технологической оснастки

допускала изменение расстояния между штенгелем и заглушкой от 0 до 30 мм и их центрирование при герметизации.

В нижней части диода расположен манометрический датчик ПМИ-2 для измерения давления в приборе в процессе откачки.

_3

При исследовании диоды откачивались в камере до давления 110 Па. Затем в течение 1,5 ч температура поднималась до 600°С и последующее обезгаживание

проводилось до давления в приборе (1,5... 2)10^ Па. При подъёме температуры (через

100°С) и обезгаживании (через 1 ч) заглушка сближалась с корпусом ЭВП от 30 до 0 мм, и фиксировалось изменение давления.

Результаты проведённых исследований представлены на рис. 2, 3. Установлено, в частности, что наибольшее различие давления в диодах, откачиваемых через штенгели различных диаметров, наблюдается в период максимального газовыделения. Так, при откачке через короткие штенгели диаметра 16...20 мм давление в диодах увеличивалось

—1 —3

до 5-10 Па, а при откачке через штенгели диаметра 30.40 мм - не превышало 4-10 Па. При расстоянии между штенгелем и заглушкой 30 мм проводимость кольцевого зазора значительно превышала проводимость самого штенгеля [3].

В других экспериментах в определённые моменты откачки заглушку приближали к штенгелю и фиксировалось начало заметного изменения давления, свидетельствующее об уменьшении эффективной скорости откачки диода.

Соотношение между диаметром штенгеля прибора D и расстоянием до заглушки L в период максимального газовыделения представлено в таблице.

Таким образом, экспериментально можно установить минимальное расстояние между штенгелем прибора и заглушкой в период максимального газовыделения из прибора: L « 0,4 D. Это соотношение несколько отличается от полученного ранее L « 0,7 D [4], что объясняется следующими факторами:

- при выводе соотношения L« 0,7 D предполагалось, что все молекулы, вылетающие из прибора, достигают заглушки и диффузно отражаются обратно в прибор (влияние фактора откачки не учитывалось);

- принимаемый в качестве заглушки плоский цилиндрический диск в реальном случае имеет заходный конус, что приводит к появлению краевого эффекта при отражении молекул;

- при расчётах не учитывалось фоновое давление в камере.

На рис. 2 представлены изменения давления в диодах во время подъёма температуры при откачке макетов через штенгели различной проводимости.

й, мм £, мм £ / й

40 10 0,4

30 10 0,33

20 8 0,35

10 6 0,37

2 1

- кПМИ-2

Рис. 1. Схема откачки экспериментального диода:

1 - оболочка; 2 - штенгель; 3 - заглушка; й - внутренний диаметр штенгеля; £ - расстояние между штенгелем и заглушкой; ПМИ - преобразователь манометрический ионизационный

0 0,25 0, 5 0,75 1, 0 1, 25 1,4

Рис. 2. Изменение давления в диодах (1-4) во время подъёма температуры при откачке макетов через штенгели различной проводимости: 1 - 16 мм; 2 - 20 мм; 3 - 30 мм; 4 - 40 мм;

5 - давление в камере; 6 - температура

Во время откачки приборов через штенгель с большей проводимостью при оптимальном расстоянии между штенгелем и заглушкой наблюдается более быстрое снижение давления в приборах (рис. 3, кривые 3-6), что должно благоприятно сказываться на их параметрах. При откачке через обычный штенгель давление в диоде в течение всего процесса откачки выше, чем при откачке через короткий штенгель (рис. 3, кривая 2).

Р, Па

0

1x10

1x10 1

1x10'

1x10

1x10'

0, л-Па/с

ч

ч \ 1

'Ч“\ % — 4 3 2

1x10

1x10

1x10 '

1x10

15

10

1,10 '

1, ч

4 Г

3 Г

2 г 1

20 100 200 300 400 500 Т,"С

5

0

0

Рис. 3. Изменение потока газов (1) и давления в приборах (2-6) и камере (7) в процессе обезгаживания макетов при температуре 600°С:

2 - откачка через обычный штенгель;

3-6 - откачка через короткий штенгель

Рис. 4. Зависимость оптимального расстояния между штенгелем и заглушкой от температуры оболочки в период максимального газовыделения из катода и арматуры:

1 - О = 16 мм; 2 - О = 20 мм;

3 - О = 30 мм; 4 - О = 40 мм

Исследования показали, что экспериментальное отношение L « 0,4 D не постоянно в процессе откачки. По мере обезгаживания диода приближение заглушки даже на расстояние 1-0,5 мм не привело к изменению давления в приборе. Это свидетельствует о возможности уменьшения расстояния между штенгелем и заглушкой в конце откачки для уменьшения обратного потока газов в прибор [5].

Представленные на рис. 5

зависимости позволяют выбрать

оптимальные параметры (расстояние, диаметр штенгеля) для приборов с газовым потоком в пределах 10 ...10- л-Па/с. Соотношением L « 0,4 D можно пользоваться лишь в период максимального газовыделения из прибора, когда газовый поток из прибора находится в пределах 10°...10-3 л-Па/с.

При меньшем газовыделении (10-3.. ,10-4 л-Па/с) разнесение может быть уменьшено и определено по рис. 5 для приборов с диаметрами штенгелей 16.40 мм.

Выводы

1. Во время откачки приборов через штенгель с большей проводимостью при оптимальном расстоянии между штенгелем и заглушкой наблюдается более быстрое снижение давления в приборе, остаточное давление в приборах понижается на 1,5...2,0 порядка.

2. Наиболее эффективная быстрота откачки прибора через короткий штенгель достигается при разнесении корпуса и заглушки на 0,4 от диаметра штенгеля.

ЛИТЕРАТУРА

1. Орлов К.Н. Пост камерной откачки крупногабаритных электровакуумных приборов / К.Н. Орлов, Е.А. Николаев, В.Г. Коновалов // Электронная промышленность. 1971. Вып. 1. С. 52-54.

2. Антонов В.А. Влияние разнесения частей экспериментальных диодов на продолжительность процесса откачки и параметры приборов / В. А. Антонов, В.И. Воронин, Д.С. Дудников // Электронная техника. Сер. 10. 1971. Вып. 7(47). С. 25-30.

3. Пипко А.И. Конструирование и расчёт вакуумных систем / А.И. Пипко,

В .Я. Плисковский, Е.А. Пенчко. М.: Энергия, 1970. 525 с.

4. Будников С.Ф. О скорости бесштенгельной откачки электровакуумных приборов / С. Ф. Будников, В. А. Антонов // Электронная техника. Сер. 10. 1970. Вып. 5(37). С. 46-51.

5. О некоторых особенностях камерной откачки электровакуумных приборов с разнесением частей / В.И. Воронин, В.А. Антонов, Д.С. Дудников, Р.А. Полякова / Сарат. политехн. ин-т. Саратов, 1974. 12 с. Деп. в ЦНИИ «Электроника» 14.01.1974. № 2606/74.

Перевозникова Яна Валерьевна - Perevoznikova Yana Valeryevna -

ведущий инженер-технолог Principal processing engineer

ООО «СЭПО-ЗЭМ», г. Саратов of SEPO-ZEM LLC, Saratov

L, мм

Рис. 5. Зависимость оптимального расстояния между штенгелем и заглушкой от газового потока из приборов со штенгелями различных диаметров: 1 - 40 мм; 2 - 30 мм;

3 - 20 мм; 4 - 16 мм

Воронин Валерий Иванович - Voronin Valery Ivanovich -

кандидат технических наук, доцент кафедры Candidate of Technical Sciences,

«Электронное машиностроение и сварка» Assistant Professor of the Department

Саратовского государственного of «Electronic Machine-building and Welding»

технического университета of Saratov State Technical University

Статья поступила в редакцию 23.12.08, принята к опубликованию 25.02.09