Геттерное устройство

Геттерное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИКАНИЕ

Сотоз Советских

Социалистимеских

Республик и I813852

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 12.06.70 (21) 1441304/26-25

Я (51) М. Кл. (23) Приоритет (32) 14.06.69 (31) 18187А/69 (33 ) Италия

M 01 ) 7/18

Государственный «омитет

Совета Министров СССР

M делам изаоретений и открытий (43) Опубликовано05.05.76.Бюллетень № 17 (45) Дата опубликования описания 28.05.76 (5З) УДК 621.385.032 (088.8) Иностранцы

Паоло Делла Порта и Элио Рабусин (Италия) (72) Авторы изобретения

q Иностранная фирма С, А, Е. С. Геттерс С, пе А. (Италия) (71) Заявитель (54) ГЕТТЕРНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к геттерным устройствам, содержашим испаряемый гет терный металл и два различных источника

; газа.

Известны геттерные устройства, в ко-! .торых испаряемый геттерный металл, например барий, в вакууме осаждается в виде пленки на внутренних стенках вакууми, рованного сосуда. Эти устройства применяются в производстве электронных ламп, в 10 частности, электронно-лучевых трубок, например телевизионных трубок.

Известны геттерные устройства, в ко торых геттерный металл, преимушественно 15 барий, испаряется в трубке в присутствии газа. Благодаря этому геттерный металл, осаждается преимушественно на стенках, а не на экране ЭЛТ. Однако обшая поглотительная способность пленки металличес- gp кого геттера, образованной таким устрой. ством, меньше, чем это необходимо, В тех» нике хорошо известно, что поглотительная способность бариевых пленок может быть увеличена путем испарения бария в присут р

2 ствии газа. Однако присутствие большого количества газа может вызвать уменьше, ние поглотительной способности пленки.

Белью изобретения является создание геттерных устройств, образуюших пленки, которые обладают большой скоростью поглошенпя и высокой поглотительной способностью.

В соответствии с изобретением, разра» ботано геттерное устройство, содержашее испаряемый геттерный металл, первый и второй источники газа, средство для выделения газа из первого источника перед и, предпочтительно, во время испарения геттерного металла и средства для выде ления газа из второго источника во время последнего периода испарения геттерного металла, Такие устройства образуют плен ку металлического гетнера, обладаюшую увеличенной скоростью поглошения и более высокой поглотительной способностью, Предпочпп ель»ы устройства, содержашие кольцо из индукиионно нагреваемого металла, смесь из первого выделяюшего газ материала и испаряемого геттерного ме513652 телла, находящуюся и T43tIItoIloé 6JIH3ocTH к кольцу, и второй материал, выделяющий

; гаэ во speMQ последнего периода испаре( ния геттерного металла, В предложенных устройствах может, быть1использован любой испаряемый гет терный металл, например шелочные или щелочно-земельные лютеллы: кальций, маг1- ний, стронций и барий. Предпочтителен в качзстве гегтерногэ металла барий, обла дающий известнымн благ онриятнымн харак(теристиками поглощения. Гсттерный металл может быть использован в OTäeëhFtî

c FI, ogIt&Ko прецночтчтельно его использование в виде геттерного сплаве, содержащего геттерный мети л и один (или более) менее реактивный металл. Такие гнлевы слабее реагируют с воздухом и более удоб ны в обращении. Предпочтительным геттерным сплавом является сплав бария с алюминием, обычно в весовых пропорциях от

10:1 до 10:20, и особенно двухкомпонент ные сплавы, содержащие 50-56% бария, остальное-алюминий.

Геттерные металлы и геттерные сплавы могут использоваться отдельно или в смесН с другими веществами. При исйользовании только геттерных металлов и сплавов получают так называемые, эндотермические геттерные устройства. Вти устройства подвергаются индукционному нагреву для образования тепле, необходимого для испаре ния t errepttoro металла. Предпочтительнее использование геттерного сплава в смеси с никелем для образования экзотермического геттерного устройстве, в котором 46 часть тепле для испарения геттерного Ме» талла поступает m экзотермнческой реакции между никелем и сплавом бария с алюминием. Кольцо из индукцнонно нагреве мого материале может иметь различную ге 40 липеющей массы. Газовыделяющий материал ометрическую форму при сохранении его эам- берут в таком количестве, при котором он кнутости, ненрил<ер кругл„ю, выделяет газ и влияет на распределение

В качеств гезопыделяюшего материала пленки геттерного металла, а, в случае

;может бьггь иснельзовен любой материал, активного газа, не насыщает геттерный выделяюший газ. <?днако предпочтения зе- 45 металл, Гезовыделяюший материал может служивеют текле выделяющие гез л1етери- бьггь подмешан к теттерному металлу в алы, которые,стойчивы цо тел неретур о- пропорциях по весу от 0,5:100 до 50:100 рядка 400 С, благодаря чему они могут и предпочтительно от 1:100 до 10:100, нагреваться сопл«стно с другими частями Геэовыделяюший материал обычно имеется устройстве ЭЛ 1, что об егчеет дегазапию. 10 в абсолютных количествах, достаточных

Другими предлочтигельнымн выделщсипими для создания давления от 5 10 до газ материалами являются те, которые ус 5 ° 10 торр, предпочтительно от 10 тойчивы не воздухе, т.е, они не разлагают.» д< 5° 10 pp. ся и не воспринимают нежелательно большие количества газа из атмосферы. М

Выделяющий газ материал должен быть таким, чтобы газ выделялся в требуемых служащий для выделения газа во время условиях, при атом предпочтительны актив последнего периода испарения геттерного ные газы. Активным газом является тот металла. Для этого второй гаэовыделяюгаэ, который поглощается используемым I0 ший материал располагают в месте, более

В соответствии с изобретением, предусмотрен второй газовыделяющий материал, 6

15 а

36

® геттерным металлом, например окись угле рода, кислород, вод.>род и азот. Наиболее употребительны водород и азот: водород вследствие его положительного воздействия на активность катода, а азот вследствие его относительно большой мас ы, что поз воляет применять его в сравнительно ма( лых количествах для эффектны ого регули»

Ровения респреде,пения пленки 1еттера. Чв.г и е всего используют азот, В качестве материезн1», вьгделяющих газ, можно назвать карбонат берия, гидриды и нитриды металлов, например нитрнд берия, гидрпд бария, гидрид тигеле и нитрид железа (Ft. N ), Нитрид желе.ге нреддочите.4 ется благодаря его устойчнвости. на возду» хе t его тел чературе ра:I!IO OFt«s, которая выше температуры дегезации и ниже температуры испарении берия. Кроме того, о . содержит азот, т.е, один из предпочтитель» ных газов, Хотя газовыделяюшие материалы могут комбинироваться в устройстве любым подходящим образом, предпочтительной явля» ется смесь первого газовыделяюшего ма-териала с испаряемым геттерным металлом, причем зта смесь помещается в усч » . ройстве в тепловой близости к кольцу, Это означает, что смесь помещается достаточно близко к кольцу и предпочтительно в контакте с ним, вследствие чего возника-.1 юший в кольце ток индукции нагревает коль 1 цо и теплота переносится в смесь, вызывая сначала выделейяе газа иэ гаэовыделяющего материала, а затем испарение геэтерного металла с дальнейшим высвобожде нием газа, Материал, выделяющий газ, и геттерный металл могут иметь любой физический вид, но обычно они гранулирова ны и взаимно сжаты для образования при513652 удаленном от кольца, чем первый, чтобы он нагревался лишь после того, как на» грето кольцо: поэтому газ выделяется этим источником во время последнего пе-- риода испарения геттерного металла, Второй выделяющий гаэ материал может применяться в самых различных количествах, лишь бы весь газ, аыделенйый совместно первым и вторым источниками, не затратил слишком большую долю производительности 1О пленки металлического геттера. Обычно отношение газа, выделенного вторым источником, к газу, выделенному первым источником, составляет по объему от 1:10 до

10:1, 15

На фиг. 1 показано предложенное геттерное устройство; на фиг. 2 - то же, разрез по А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - модифицированное геттерное устройство, видв плане; на фиг,4 - то же, разрез по Б-Б на фиг. 3;

:на фиг. 5 и 6 - модифицированное геттерное устройство, вид в плане и разрез по В-В; на фиг, 7 — модифицированное геттерное устройство, аналогичное показанному на фиг. 5 и 6; на фиг. 8 и 9 — част Аный разрез электронно-лучевой трубки с модификациями геттерного устройства; на фиг, 1.0 - график давления в электронно-лучевой трубке и выхода бария как функция времени в известном геттерном устройстве; на фиг. 11 - график, аналогичный графику на фиг. 10, но характеризуюшпй предложенное геттерное устройство; на фиг, 12график, иллюстрируюший скорость поглоше» ния как функцию количества поглошаемой окиси углерода для предложенного геттерного устройства, Предложенное геттерное устройство (см, .фиг. 1, 2) содержит кольцо 1 и спрессован-ную гранулированную смесь 2 из сплава бария с алюминием, никеля и нитрида железа, которая соприкасается с кольцом. К кольцу прикреплен шиток 3 в форме диска иэ теплопооводяшего материала, Шиток перекрывает поверхность, замкнутую кольцом, д

Щитбк имеет коаксиальную выемку 4, в которой помешается газовыделяюший материал 5.

Кольцо 1 выполнено с выступаюшим вверх сегментом 6 и горизонтальным сегментом ц

7. С помощью нескольких лапок 8 к кольцу прикреплено теплоиэолируюшее основание

9. Геттерное устройство снабжено лепестком 10 для облегчения монтажа устройства в ЭЛТ. Для уменьшения переноса тепла между шитком 3 и основанием 9, шиток снабжен несколькими выступами 11, Модифицироваш:ое геттерное устройство,, показанное на фиг, 3 и 4, аналогично описанному, но отличается тем, что на шитке 60

3 помешен коак-.иально держатель 12 в форме цилиндрической чашечки, в которой находится гаэовыделяю ций материал 5.

Изображенное на фиг, 5 и 6 другое мо дифицированчое геттерное устройство со» держит кольцо 1 из материала, нагреваемого индукционно. В кольце заключен испа ряемый геттерный металл 13,. К кольцу прикреплен выступаюший иэ него поддерживающий элемент 14, верхняя часть которого отогнута и образует гориэонтальныя участок 15, К горизонтальному участку прикреплен цилиндрический держатель 12„ содержаший газовыделяюший материал 5, Показанное на фиг. 7 модифицированное геттерное устройство содержит кольцо 1 иэ материала, нагреваемого индукционно.

В кольце заключена смесь 2 газовыделяюшего материала и испаряемого геттернь» го:металла. Устройство имеет поддержива-. юший элемент 16 с верхним 17 и нижним

18 горизонтальными участками, соединен» ными между собой вертикальным участком

19. Верхний участок 17 прикреплен к кольс ° цу 1 каким-либо известным способом, например точечной сваркой. К вертикальному участку 19 прикреплен держатель 20, ана логичный держателю 14 на фиг, 6, B дер» жателе находится газовь:деляюший материал, На фиг. 8 представлена частично в разрезе .электронно-лучевая трубка 21, содержашая электронный прожектор 22. К прожек тору прикреплена гиокая металлическая лен» та 23, другой конец которой прикреплен к лепестку 10 геттерного устройства, Лента 23 нагружена пружиной, вследствие че» го основание устройства прижимается к стенке трубки 21.

Геттерное устройство помешается внутри трубки, которая затем откачивается любым известным способом и запеивается.

После этого ксаксиально с устройством располагается тороидальная катушка 24, и по ее виткам пропускается ток от источ ника переменного тока высокой частоты, Катушка образует тороидальное магнитное поле, силовые пинии а и S которого показаны на чертеже. Поскольку кольцо геттерного устройства находится почти целиКоМ в торопдальном поле, оно быстро нагревается. Тепло кольца вместе с теплом, возникаюшим под действием поля в мате риале 2 (фиг. 1 и 2), повышает температуру материала настолько, что нитрид железа термически разлагается, выделяя азот в трубку и повышая внутреннее дав-а =2 ление в ней до 10 — 5-10 торр. При дальнейшей подаче энергии в катушку 24

513652 температура материала 2 продолжает по. вышаться, вследствие чего геттерный ve» талл начинает испаряться и осаждаться на внутренних поверхностях трубки 21. Однеко, поокольку выемка 4 (см. фиг, 2), содержащая газовыделяющий материал 5, находится в зоне более слабого тороидаль .,ного поля, этот материал выделяет свой газ с некоторой задержкой во время последнего периода испарения геттерного металла, На фиг. 9 представлен способ крепления геттерных устройств, изображенных на фиг, 5 и 7. Электронно-лучевая трубка 21 содержит электронный прожектор 22, к которому прикреплен суппорт 25, удерживающий геттерное устройство (фиг, 5 и 6) коаксиально в горловине 26 трубки. На горловину трубки надета тороидальная катушка 24, которая таким образом располагается коаксиально с геттерным устройством. Через катушку пропускают ток, создаэтся тороидальное магнитное поле, которое вызывает сначала термическое разложение газовыделяющего материала и затем выделение газа из газовыделяюшего материала, помешенного в держателе 12 (фиг. 6), что происходит несколько позже, так как держатель расположен у периферии тороидального поля.

Пример 1. Характеризуется гаэовыделение геттерных устройств типа А, аналогичных геттерному устройству, показанному на фиг, 1 и 2, но не имеющих газовыделяюшего материала 5, расположенного в ЭЛТ в месте, показанном на фиг. 8, В устройстве Л смесь 2 состоит иэ 460мг сплава, содержащего 56% бария, остальное алюминий, 516 мггникеля и 24 мг Рв М.

Через катушку пропускают ток, и геттерное устройство нагревается. Одновременно измеряют давление газа в трубке и количество геттерного металла, бария в данном случае, испарившсгося из устройства Л, Эти переменные величи ы представлены в виде графика на фиг. 10 и функции времени.

Как можно видеть из графика, менее половины бария испарилось в присутствии газа, Пример 2. В условиях, аналогичных по времени и температуре тем, в которых работало геттерное устройство типа А, проверялось устройство типа В, снабженное газовыделяюшим материалом 5.

График на фиг, 11 характеризует работу этого устройства. Как можно видеть из графика, в кривой давления газа появлястся второй выброс вследствие выделения газа иэ галовыделяющего материала 5. Кроме того, второй период выделсния гала соответствует второй половине периода испарения бария.

Ь

l0

2С

Пример 3. Этот пример иллюстрирует увеличенную скорость поглощения и поглотительную способность предложенных геттерных устройств.

Геттерное устройство типа С, аналогичное устройству А, но содержащее 48 мг

Й в смеси с никелем и сплавом бария с алюминием, помещают в БАЛТ и подвергают индукционному нагреву для испарения бария. После этого в трубку вводят окись углерода с контрулируемой скоростью, равной скорости, с которой она поглощается пленкой бария. Скорость поглощения (в см7сек) как функция количества поглощенной (в Я.-торр) окиси углерода представлена графически кривой на фиг, 12 ° График фиг. 12 построен в полулогарифмическом масштабе.

Процедура повторяется, но устройство

С заменяется устройством Д. с тем же общим количеством Fe М (48 мг), причем 24 мг Fe< N смешаны с никелем и сплавом бария с алюминием, остальные

24мг помещены в выемке 4. По чертежу видно, что геттерные устройства, выпслненные согласно изобретению (см. кривую о ), обладают большей поглотительной способностью для окиси углерода и сохраняют скорость поглощения в течение большего отрезка времени, чем прежние геттерные устройства - см. кривую а . Например,поглотительная способность бариевой пленки, образованной устройством С (кривая a ),. начинает ослабевать после поглощения приблизительно 3 л - торр СО, в то время как поглотительная способность устройства

Д (кривая 8 ) сохраняет свою начальную скорость до поглощения приблизительно

4 л - торр СО. Кроме того, после погло

Ю щения 8 л - торр СО пленка устройства С (кривая И ) поглощает со скоростью лишь

10 см /сек, в то время как устройство

Д (кривая Е ) поглощает со скоростью

7 f6 см /сек, т,е, в 7 раз быстрее, хотя оба устройства первоначально содержали одинаковое количество геттерпого ме.талла (240 мг бария) и одинаковое коли.чество газовыделяющего материала (48 мг

Fe

Единицы измерения смэ-торр и л«торр обозначают количество газа в кубических сантиметрах или литрах при давлении 1 торр.

Формула изобретения

1, Геттсрнос устройство для электрон>ной лампы, преимуы.эственно электроннолучевой трубки, содержащее кольцо иэ иьдукционпо нагреваемого материала, в

КоТороМ укрсллсн гсттсрпый металл, и ис» точник гала, способствующего образованию

to м °

А-А

Фиг. 2 пленки геттерного металла преимущественно на стенках электронно-лучевой трубки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения скорости поглощения и сорбционной способности устройства, оно снабжено источником второго газа, выделяющим газ вс время последнего периода испарения геттерного металла.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что источник второго газа содержит гаэовыделяющий материал, укрепленный в держателе, расположенном в точке, удаленной от кольца настолько, что температура i5 кольце нарастает быстрее, чем в держателе.

3, Устройство по п. 1, о т л и ч аВ ю щ е е с я тем, что в качестве источника первого газа служит газовыделяюшнй материал, смешанчый с геттерным металлом, 4. Устройство по пп.. 2 и 3, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в качестве газовыделяющих материалов использованы ма« териалы, выделшощие активные газы, 5. Устройство по п. 4, о т л и ч аю ш е е с я тем, что в качестве гаэовыделяющих материалов использованы материалы, выделяющие азот.

6. Устройство по и. 5, о т л и ч аю ш е е с я тем, что в качестве гаэовыдепяющих материалов использованы мате риалы, выделяющие водород, 7. Ус-ройство по пп. 5 и 6, ..о т л ич а ю щ е е с я тем, что в качестве од» ного газовыделяющего материала использо ван материал, выделяющий азот, а в качестве другого газовыделяющего матерна ла использован материал, выделяющий всьдород.

8. Устройство по пп. 2 и 3, о т л ич а ю ш е е с я тем, что материал, вы Р деляющий второй гаэ, расположен в коаксиалыой выемке, имеющейся в лиске из теплопроводного материала,. прикрепленном к кольцу так, что он закрывает охватыва» емую кольцом поверхность, 9. Устройство по пп. 2 и 3, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что материал, выделяющий второй газ, расположен в держа» теле, укрепленном коаксиально с кольцом

® на диске иэ теплопроводного материала, прикрепленном к кольцу так, что он закры вает охватываемую кольцом поверхность, 10. Устройство по пп. 2 и 3, о т л и» ч а ю щ е е " я тем, что материал, вы\

2Э деляющий в-орой газ, расположен в держа- ° ° . теле, прикрепленном к кольцу с помощью поддерживающего элемента, выступающе о от него в направлении, параллельном оси кольца.

513652

Фиг. 7

Фиг. У бремя, ик

Puz. И ф

Ъ

Ф

Ф»

Квличесч3с пюгяацекнсй И, л- всрр

Фиг Я

Время, сек

Яяг. И

Р ИИПИ Заказ 847/41: Тираж 877 .- Подлисное.

Филиал ППП Патен г, г, Ужгород, ул. Проектуцщ, 4