3. Обробка евп в процесі виготовлення

В основі взаємодії газів та парів з твердими тілами лежать процеси адсорбції, абсорбції, хемосорбції, а також хімічні реакції. Гази та пари знаходяться в матеріалі деталей в різних фізико-хімічних станах, а саме у вигляді мономолекулярних плівок на поверхнях деталей, твердого розчину всередині матеріалу деталей, газових "пухірців" в об'ємі матеріалу, хімічних сполук з матеріалом деталей, різних забруднень на поверхні та в об'ємі деталей.

В процесі зберігання та експлуатації приладів може відбуватись процес десорбції, тобто виділення в об'єм приладу газів та парів, раніш поглинутих деталями та вузлами приладу. Цей процес підсилюється по мірі підвищення температури та зменшення тиску газу в об'ємі приладу. Десорбція може відбуватись не тільки при нагріванні, але й при бомбардуванні деталей іонами, електронами або фотонами.

Призначення знегажування - видалити саме ті гази та пари, які в процесі зберігання або експлуатації приладу можуть виділятись в об'єм приладу або мігрувати (переходити) на інші деталі.

Для нормальної роботи ЕВП небезпеку представляє вміст газів в деталях та ймовірність їх газовиділення при роботі приладу. Це слід враховувати при виборі матеріалу для деталей, підборі методу та режимів знегажування.

Існує п'ять основних правил знегажування в процесі вакуумної обробки приладу:

1) температура знегажування деталі повинна бути вищою температури деталі при тренуванні, випробуванні та експлуатації приладу;

2) інтенсивність електронного та іонного бомбардування деталей при їх знегажуванні повинна бути вищою, ніж при тренуванні та експлуатації приладу;

3) в кожний даний момент знегажування загальна кількість газів та парів, яка виділяється всіма деталями приладу, не повинна перевищувати кількість газів та парів, яку може відкачати вакуумна система (тобто швидкість газовиділення всередині приладу повинна бути меншою за швидкість відкачки);

4) знегажування повинно проводитись в "сумісному" режимі: при знегажуванні одного вузла приладу (наприклад гетера) всі інші вузли (оболонка, катод, покриття, внутрішня арматура) повинні також знаходитись в нагрітому стані. Це запобігає сорбції на них газів та парів, що виділяються з знегажуваної деталі;

5) оптимальний час знегажування при всіх інших рівних умовах тим більший, чим більша товщина деталі.

3.1. Знегажування скляної облонки евп

Гази та пари мають малу величину коефіцієнта дифузії крізь скло. При робочих температурах приладу із товщі скла до поверхні дифундує мізерна кількість газу, який знаходиться в об'ємі скляної деталі. Тому в процесі вакуумної обробки практично необхідно знегазити лише поверхневі та приповерхневі шари скляних деталей (товщина приповерхневих шарів складає 20 - 40 мкм).

Скло може знегажуватись чотирма способами:

1) нагріванням в електричних та газових печах;

2) нагріванням інфрачервоним, ультрафіолетовим або світловим випромінюванням спеціальних ламп (чим більше в склі знаходиться пари води, тим сильніше воно поглинає інфрачервоні промені);

3) нагріванням випромінюванням від розжареної арматури приладу;

4) електронним та іонним бомбардуванням скла, яке можна здійснити збудженням в об'ємі приладу вторинно-електронного резонансу (для цього відкачуваний прилад розміщують між двома металевими пластинами, до них прикладають високу напругу певної частоти; вторинно-електронний резонанс супроводжується безперервним електронним бомбардуванням скла та його флюоресценцією).

Мал. 18. Крива залежності газовиділення скла від температури

Принципова залежність газовиділення скла (тиск p в оболонці) від температури t при знегажуванні в печах показано на мал. 18. При кожній даній температурі знегажується тільки певний шар скла, який знаходиться на певній відстані від поверхні. Без подальшого підвищення температури гази та пари не можуть бути видалені з шарів скла, які знаходяться на більшій глибині від поверхні. Це пояснюється малим коефіцієнтом дифузії газів крізь скло. Газовиділення припиняється практично через 20 хвилин прогрівання при постійній температурі. При подальшому підвищенні температури скла газовиділення знову відновлюється (за рахунок газів, що виділяються з більш глибокого шару скла) та знову припиняється через 20 хвилин після повного видалення газів з цього шару і т.д. Як видно з малюнка, найбільша кількість газів та парів виділяється в інтервалі температур від t₁=250 ¸ 350 °C до t_мін=350 ¸ 450 °С. При цьому відбувається видалення газів та парів, сорбованих в приповерхневих шарах скла. При t до 450 ^°С видаляються всі гази, які проникли в скло при його зберіганні та хімічній обробці.

Така залежність є типовою для всіх сортів скла. Змінюються тільки значення температур t₁ та t_мін. Для легкоплавких сортів скла вони будуть менші, для тугоплавких - більші.

Практично знегажування скла проводять слідуючим чином. Вмикають піч і нагрівання скла проводять до .

Після витримки при цій температурі на протязі декількох хвилин температуру в печі знижують до t_мін, витримуючи деякий час, і при досягненні гарного вакууму знову понижують (піч просто вимикають). Час витримки скла при t₁= t_мін суттєво залежить від сорту скла та граничного вакууму, який треба мати в приладі після його від`єднання від вакуумної системи. Оскільки максимальна температура при знегажуванні близька до температури розм`якшення скла, то не можна допускати швидкого пониження температури скла на початковій стадії охолодження. Це викликано тим, що у випадку швидкого охолодження у склі можуть виникнути внутрішні натяжіння і з'явитися тріщини.

Основними речовинами, які виділяються з скла при знегажуванні, є пари води, вуглекислий газ та водень.