книги из ГПНТБ / Варламов В.А. Сборочные операции в электровакуумном производстве учеб. пособие

Иногда для усиления фототока баллон фотоприбора наполняют инертным газом — аргоном при давлении порядка нескольких деся­ тых долей миллиметра ртутного столба. Ионизация газа возникает под действием электронов, эмиттирующих с катода.

Различают два вида вакуумных фотоэлектронных приборов;

1)фотоэлементы с внешним фотоэффектом, у которых в отка­ чанном баллоне располагаются фотокатод и коллектор фотоэлек­ тронов — анод;

2)фотоэлектронные умножители

(ФЭУ), у которых фотоэлектронный ток с фотокатода однократно или многократно усиливается под дейст­ вием вторичной электронной эмис­ сии с промежуточных электродов — эмиттеров.

Фотоэлементы с внешним эффек­

фотоэлектронного умножителя. Световой поток, попадая на катод фотоэлемента К, вызывает эмиссию электронов, которые электри­ ческим полем направляются на первый эмиттер С первого эмит­ тера электроны попадают на второй эмиттер Зг, причем число их за счет вторичной эмиссии первого эмиттера возрастает. Это про­ исходит на всех последующих эмиттерах, пока все электроны не попадут на анод А. Каждый последующий эмиттер имеет более вы­ сокий положительный потенциал, чем предыдущий для создания ускоряющего поля.

В качестве эмиттеров вторичных электронов в фотоэлектронных умножителях применяют материалы, . имеющие высокие значения

150

коэффициента вторичной эмиссии (отношение числа вторичных электронов, эмиттируемых поверхностью, к числу электронов, па­ дающих на поверхность).

Кроме того, в качестве эмиттеров применяют сплавы, на поверх­ ности которых при обработке образуются слои окиси магния-или окиси бериллия. Основой сплава может служить медь, никель, алю­ миний и т. д. Сплавные эмиттеры активируют нагреванием умножительной системы в кислороде до ее установки в прибор.

Рис. 115. Схематическое изображение конструкций многокаскадных умножителей:

а — с полупрозрачным катодом и торцевым входо'м, б — с полупрозрачным катодом и боковым входом, в —с мас­ сивным катодом и боковым входом

Из полупроводниковых эмиттеров наибольшее применение полу­ чили сурьмяно-цезиевый, многощелочной и кислородо-сурьмяно-це­ зиевый эмиттеры, образуемые аналогично фотокатодам.

Фотоэлектронные умножители могут быть однокаскадными и многокаскадными. В однокаскадном фотоэлектронном умножителе (рис. 114) используется сурьмяно-цезиевый фотокатод К и -такой же эмиттер Э, нанесенные на стекло баллона сферической формы. Между катодом и эмиттером вблизи эмиттера помещен анод, вы­ полненный в виде никелевого кольца А.

Многокаскадный фотоэлектронный умножитель состоит (рис. 115) из двух частей, помещенных в одном баллоне 4 ,— каме­ ры катода и умножительной системы 3. Камера катода имеет фотокатод 1 и фокусирующую систему 2, предназначенную для сбора всех фотоэлектронов и фокусировки электронного потока на первый эмиттер умножительной системы.

В зависимости от назначения фотоумножителя применяют полу­

тием', нанесенным на стенку баллона, носящим название манжеты,, либо помещенными в катодную камеру металлическими электро­ дами.

15И

Умножительные системы (рис. 116) можно разделить на следу­ ющие группы: с электростатической фокусировкой электронных пучков (рис. 116, о., б, б ) ; «сквозного» типа (жалюзные системы) (рис. 116, г); канальные (рис. 116, д).

Канальная система представляет собой трубку, внутренняя по­ верхность которой, кроме вторично-эмиссионных свойств, обладает проводимостью и находится под напряжением.

Рис. 116. Схематическое изображе­ ние умножительных систем:

§ 43. СБОРКА ФОТОЭЛЕМЕНТОВ

Основным этапом технологического процесса изготовления фото­ элементов с внешним фотоэффектом является нанесение и обра­ ботка фотокатода. Монтаж в производстве фотоэлектронных при­ боров занимает значительно меньшее место, чем в производстве приемно-усилительных ламп и электроннолучевых трубок. Монтаж фотоэлементов сводится к сборке ножки.

Рассмотрим сборку ножки фотоэлемента ФЗ, имеющего висмуто- серебряно-цезиевый фотокатод на стекле колбы (рис. 117).

152

1.Выправляют электроды 2 ножки / в соответствии с чертежом.

2.Приваривают контактной точечной сваркой на средний элек­ трод ножки держатель 6.

3.К держателю приваривают поочередно два экрана 4.

4. Берут за концы собранную спираль распылителя магния 5, а затем собранную спираль распылителя серебра'3 и приваривают их поочередно к электродам ножки и экранам так, чтобы распыли­ тели находились каждый в центре своего экрана и концы спиралей от места приварки к электродам до висмута и сёребра были оди­ наковой длины.

5. Обрезают лишние концы спиралей, выправ­ ляют опирали.

Последовательность технологических операций при сборке ножки фото­ элемента Ф7, имеющего магниевый катод (рис. 118), следующая:

1.Размечают стальную ленту и вырезают заго­ товку пружины 2.

2.Приваривают ось 1

кзаготовке пружины и обматывают с помощью овалогубцев ось заготов­ кой пружины пятьюшестью витками.

3.Сваривают два ка­ тодных диска 7 друг с другом.

4.Устанавливают пру­ жину так, чтобы середина оси совпадала с центром катодного диска, и прива­

ривают свободный конец пружины к катодному диску в нескольких ме­

6. Отрезают кусок ни­ ляющая проволока, 14 — экран

келевой проволоки необ­ ходимой длины и с помощью овалогубцев формуют траверсу 3.

7.Пинцетом формуют предварительно собранную траверсу 3.

8.Отрезают кусок никелевой проволоки необходимой длины и

овалогубцами формуют упор 6.

9.Отрезают кусочек магниевой проволоки необходимой длины 4.

10.Берут спираль 10 и вставляют в нее этот кусочек магниевой проволоки, зажав с торцов так, чтобы магний не выпадал из спи­ рали.

11.Формуют пинцетом электроды трехэлектродной ножки 11.

12.Приваривают на средний электрод ножки экран 14.

13.Приваривают к боковым выводам ножки формованные тра­ версы 3 и 8.

14.Оси 1 собранного катодного диска приваривают к травер­

сам.

15.К ним же приваривают упор 6.

16.Приваривают к концам спирали с магнием отрезки плющен-

ки 9.

цетом контролируют прочность сварки.

В некоторых конструкциях фотоэлементов вместо обычных Гре­ бешковых ножек используют стеклянные трубки, например в фото­ элементе Ф17. Ножка фотоэлемента Ф17, имеющего непрозрачный сурьмяно-цезиевый фотокатод, напыляемый на металлическую под­ ложку, показана на рис. 119. Стеклянную трубку 2 соединяют с ка­ тодным коваровым диском 4, предварительно сваренным с выво- ' дом 1, с помощью прогрева токами высокой частоты. Тонкий алю­ миниевый диск 3 надевают на диск 4, натягивают пинцетом и плот­ но прижимают к нему с помощью специальной эбонитовой оправ­ ки. В дальнейшем ножку сваривают со стеклянным баллоном че­ рез охранное никелевое кольцо также с помощью прогрева таками высокой частоты.

154

§ 44. СБОРКА ФОТОЭЛЕКТРОННЫХ УМНОЖИТЕЛЕЙ

В технологическом процессе изготовления фотоэлектронных умножителей монтажные операции занимают большее место, чем при изготовлении фотоэлементов. Схематически процесс сборки фотоэлектронного умножителя показан на рис. 120. К основным монтажным операциям относятся сборка фокусирующей системы, умножителы-юй системы, их соединение, посадка на ножку.

Фокусирующая система монтируется из предварительно собран­ ных узлов — пистонированного экрана, фокусирующего экрана, собранной пружины и распылителей компонентов катода. Иногда в нее включают дополнительные фокусирующие или ускоряющие электроды.

Рис. 120. Схема технологического процесса сборки фотоэлектронного умно­ жителя

Умножительная система собирается между двумя пистонированными пластинами — слюдяными, керамическими (из фотоситалла) или стеклянными и состоит из анода, эмиттеров, контура. В зави­ симости от конструкции фотоэлектронного умножителя те или иные из названных узлов могут отсутствовать или быть заменены дру­ гими. Фокусирующую и умножительную системы после соединения сажают на ножку, приваривая траверсы из проволочного никеля к электродам и выводам ножки.

Последовательность технологических операций при изготовлении ножки фотоумножителя ФЭУ-60, показанной на рис. 121, следую­ щая: '

155

1. Собирают фокусирующую систему. Для этого на ушки фок сирующего экрана 1 надевают пистонированный экран 2 и ушки отгибают. В диаметрально расположенные отверстия пистонированного экрана вставляют пинцетом два заранее приготовленных отрезка никелевой проволоки (траверсы 15) и приваривают к фоку­

4. Собирают умножительную систему. Для этого ушки эмитте ров 9, 10, траверсы анода 17 и последнего эмиттера 13 вставляют пинцетом в соответствующие отверстия первой пистонированной слюдяной пластины 16, а затем второй пистонированной слюдяной пластины 6. Пакет стягивают пинцетом так, чтобы не оставалось зазоров между слюдяными пластинами и эмиттерами. Сваривают между собой ушки эмиттеров и козырьков. Ушки, которые не сое­

166

диняются с выводами ножки, загибают к плоскости слюдяных пла­ стин. Обрезают траверсы последнего эмиттера 13 и анода 17, кро­ ме одной от каждого электрода, и развальцовывают с помощью сварочного механизма. Через верхние'пистоны слюдяных пластин 16 и 6 продевают траверсу 4 и сваривают ее с пистонами, к ней при­ варивают контур распылителя 5; к первому эмиттеру 10 привари­ вают экран 14.

5. Соединяют фокусирующую систему с умножительной. Для это­ го собранный между слюдяными пластинами пакет (умножитель-

второй свободный конец испарителя 11 приваривают к траверсе 4. 6. Собранную систему присоединяют к ножке. Для этого наре­ зают отрезки никелевой проволоки (траверсы) 18 необходимой дли­ ны и выпрямляют вытягиванием. Подрезают до нужной длины вы­ воды ножки 8 и к ним приваривают траверсы 18. Устанавливают с помощью линейки экран 2 параллельно ножке 8. Выдерживая указанный на чертеже размер L между ножкой и нижним краем пакета, приваривают траверсы 18 к выводам всех эмиттеров, начи­ ная с последнего (десятого) эмиттера 13, а затем к выводам анода и катода. Приваривают металлические выводы изолятора 7 к выво­

ду анода и предпоследнего (девятого) эмиттера.

7. Собранный узел контролируют на прочность сварных соеди­ нений механическим воздействием пинцета. При этом не должно быть деформаций деталей. Не допускается наличия сквозных про­ жогов, наплывов расплавленного металла, брызг металла. Лишние концы траверс должны быть обрезаны; выводы эмиттеров располо­ жены примерно параллельно друг другу. Между собранным экра­ ном 2 и пакетом не должно быть щели. Сетка анода 17 должна рас­ полагаться параллельно поверхности последнего эмиттера и не должна касаться изолирующих пластин 16 и 6; не допускается на­ личия мятых, отстающих и оборванных витков. Проверка визуаль­ ная.

Контрольные вопросы

1.Как изготовляют фотокатод?

2.Расскажите об устройстве фотоэлектронных умножителей.

3.Как происходит сборка ножки фотоэлемента?

4.Назовите основные этапы монтажа фотоэлектронных умножителей.

5.Какова последовательность операций при сборке ножки фотоэлектронного

умножителя?

6. Какие технические требования предъявляют к собранной ножке умножи­ теля?

ОГОРЕНИИ ГАЗОВ

§45. СОСТАВ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА

ГОРЮЧИХ ГАЗОВ

Состав горючих газов

Горением называется процесс взаимодействия какого-либо ве­ щества с кислородом, сопровождающийся выделением большого количества тепла в течение короткого промежутка времени *.

При огневых операциях со стеклом используют тепло, которое выделяется при взаимодействии газового топлива с кгіслородом воз­ духа или чистым кислородом.

Газовьш топливом являются природные или искусственные газы, В горючих газах содержатся как активные горючие вещества — во­ дород, метан, пропан, бутан, тяжелые углеводороды, окись углеро­ да, так и вредные примеси:

1) закупоривающие сечение газопроводов и горелок — смола, пыль, окалина, шлак, зола и т. д.;

2)вызывающие коррозию газопроводов и арматуры — кислород, водяные пары, сернистые соединения;

3)вступающие во взаимодействие с арматурой электровакуум­ ного прибора и ухудшающие эмиссионные характеристики катодов

имеханические свойства деталей — аммиак, сероводород, сероугле­ род и другие сернистые соединения;

4)балластные, не участвующие в процессе горения и отбираю­

Особенно тщательно следует очищать горючие газы от серово­ дорода, который при сгорании образует сернистый газ. Сернистый газ разъедает и коррозирует узлы машин и горелок; вредно дейст­ вует на нагреваемые предметы (особенно никелевые), отравляет оксидные катоды и отрицательно влияет на здоровье обслуживаю­ щего персонала.

Природный горючий газ является самым дешевым газообразнымтопливом.

При полном сгорании природного горючего газа образуются па­ ры воды, кислородсодержащие газы и выделяется большое количе­

* Химические реакции, протекающие с выделением тепла, называются экзо­ термическими.

158

В продуктах сгорания природного газа содержится много водя­ ного пара, который повышает влажность воздуха в помещении и конденсируется в виде капель влаги на холодных участках обраба­ тываемого изделия.

. В электровакуумном производстве используют следующие при­ родные газы.

Газ Ершано-Курдюмского месторождения (саратовский газ) со­ держит 94% метана, 4% тяжелых углеводородов, 2% азота. Недо­ статком саратовского газа является наличие в качестве примеси значительного количества сероводорода.

Газ Дашаво-Опарского месторождения (вблизи г. Львова) со­ держит 98% метана, 1% тяжелых углеводородов, 1% азота. Этот газ (как и газ Ставропольского месторождения) не содержит серо­ водорода.

Московский городской газ состоит из смеси нескольких природ­ ных и искусственных газов, поэтому его состав и энергетические ха­ рактеристики непостоянны.

Искусственным горючим газом является водяной газ. Его полу­ чают на электровакуумных заводах в газогенераторах при взаимо­ действии раскаленного угля и водяного пара

С + НгО = СО + Н2

Водяной газ

Состав водяного газа: 50% водорода, 40% окиси углерода, 4% азота, 1% метана — практически зависит от сорта угля, темпера­ туры и условий газификации. При содержании в угле большого ко­ личества летучих примесей водяной газ загрязняется смоляным «туманом», состоящим из микроскопических пузырьков смолы и за­ купоривающим газовую арматуру.

Для увеличения количества тепла, которое выделяется при сго­ рании водяного газа, в его состав иногда вводят метан, нефть и другие горючие вещества. Водяной газ с примесью метана назы­ вается метанированным газом.

Водяной газ, в который добавлена нефть или углеводороды, называется карбюрированным.

Впоследнее время вместо водяного газа рекомендуется приме­ нять смесь пропана и бутана. В состав пропан-бутановой смеси, кро­ ме пропана (от 30 до 60%) и бутана (от 35% до 65%), входит так­ же небольшое количество этапа, этилена, пропилена, бутилена и пентана. Пропан-бутановая смесь имеет постоянную температуру го­ рения — это позволяет резко сократить брак вида «растрескивание стекла на огневых операциях».

Вобычных нормальных условиях (/=20° С и Р = 760 мм рт. ст.) пропан-бутановые смеси находятся в газообразном состоянии. Про- пан-бутановую смесь часто называют жидким или сжиженным га­ зом, так как путем незначительного повышения давления или сни­ жения температуры ее можно превратить в жидкость. Сжиженные газы вырабатывают на газозаливных и нефтеперерабатывающих за-

159