Загрязнения электровакуумных приборов

Свободные частицы не допустимы не только в приборах с малым расстоянием между электродами, но и в таких приборах, где эти расстояния намного превышают размеры частиц, ибо независимо от того, являются ли эти частицы проводящими или изоляционными, при вибрации они ухудшают вакуум и разрушают катод. Попадая на катод (или на другие разогретые электроды), частицы вызывают вспышку газа, что приводит

к нестабильности работы приборов и даже к появлению в них пробоев и искрений. В.И. Новоселец установил, что если лампы обратной волны или клистроны содержат свободные частицы, то при их работе возникают флюктуации частоты генерируемых колебаний.

Перемещающиеся свободные частицы обладают своеобразным «абразивным действием в результате трения о внутреннюю поверхность оболочки они как бы «стряхивают» с нее адсорбированный газ.

Пыль и частицы, прилипшие к волноведущим системам СВЧ приборов с электронным лучом, повышают шумы при работе таких приборов, поскольку пылинки перехватывают электроны луча и меняют его интенсивность. Запыленность замедляющих систем проявляются особенно сильно, когда их размеры малы.

Загрязнения углеводородами

В условиях работающих электровакуумных приборов жировые и масляные загрязнения могут разлагаться на более простые газы как СН4, СО, СО2, Н2О, Н2. Влияние на оксидный катод этих газов хорошо известно из литературы, и здесь мы не будем останавливаться на этом вопросе. Данных о прямом неблагоприятном воздействии на катод молекул углеводородов в литературе нет. Наоборот, в некоторых работах отмечается, что ионизированный метан при давлениях 10-6 – 10-8 тор играет роль активатора оксидных катодов, а пары бензола (С6Н6) при давлении около 10-5 тор активирует бариево-никелевые матричные катоды после их отравления кислородом.

Наряду с этим существует мнение, подтвержденное несколькими неопубликованными работами, что откачка электровакуумных приборов безмасляными насосами улучшает их параметры и долговечность. Это противоречие можно, по-видимому, объяснить следующими причинами.

Во-первых, одним из конечных продуктов разложения углеводородов в условиях работающих электровакуумных приборов может быть углерод. Поскольку катод – самый нагретый элемент прибора, реакция разложения углеводородов происходит именно на нем, вызывая отложение углерода и, как следствие, снижение температуры катода. В результате резко снижается эмиссия катода и восстановить ее уже не удается. Темные катоды – наиболее частый дефект электровакуумных приборов, вызванный присутствующими в них углеводородами.

Во-вторых, жиры и углеводороды обладают большой упругостью пара, что препятствует достижению в электровакуумных приборах высокого вакуума. Сложные молекулы этих веществ, кроме того, не устойчивы: они распадаются при бомбардировке заряженными частицами даже с малыми энергиями. Эффективность десорбции газа поверхностями при бомбардировке их электронами с энергией 20-100 эв возрастает, по данным работы, примерно в 5000 раз, когда откачка прибора ведется масляными диффузными насосами (вместо электроразрядных), т.е. когда поверхности электронов загрязнены углеводородами.

При электронной бомбардировке углеводородных пленок, так же как и при пиролизе, образуются элементарные газы СН4, СО, СО2 и Н2. Таким образом, из одной молекулы углеводорода образуется сразу несколько молекул других газов, что создает благоприятные условия для интенсивной бомбардировки ионами как катода, так и других электродов с низкими потенциалами; в результате этого ускоряются процессы переноса различных веществ в катод.

В-третьих, при прокаливании деталей в углеводородной среде они насыщаются углеродом. Это явление хорошо известно из опыта плавки металлов в вакуумных печах, откачиваемых масляными диффузными насосами, при которой содержание углерода в металлах постепенно возрастает. Накапливаясь в приповерхностном слое детали, углерод восстанавливает окислы как самого метала, так и его примесей, причем в вакууме реакция восстановления протекает при значительно меньших температурах, чем в обычных условиях. А это снова приводит к повышению газовыделения деталями, главным образом СО и СО2.

В-четвертых, осаждаясь на деталях, углеводороды образуют на деталях пленку с высоким электрическим сопротивлением. На таких пленках в зависимости от условий вакуума создаются положительные и отрицательные заряды, изменяющие у поверхности электродов электрические поля, что, в свою очередь, приводит к помехам в работе многих типов вакуумных приборов. Например, по этой причине масс-спектрометрические датчики омегатроны, быстро выходят из строя, теряя чувствительность и разрешающую способность; углеводородные пленки изменяют коэффициент вторичной эмиссии поверхностей, а это мешает нормальной работе приборов, в которых используется вторичная эмиссия.

Прочность сорбции углеводородных загрязнений зависит от их химического состава и состояния поверхности абсорбента. Например, для моноатомных слоев стеариновой кислоты на поверхности кварца и золота давление пара уже при 20 0С составляет приблизительно (1¸2)10-9 тор. Когда образуются стеораты (соединения стеариновой кислоты с металлом), давление пара резко возрастает. Например, для Ва-Сu стеарата оно при той же температуре 20 0С приблизительно равно 6×10-2 тор. Таким образом, если углеводородные загрязнения образуют с металлами химические соединения, имеющие слабые сорбционные связи с поверхностями, то при этом резко возрастает интенсивность переноса металлов внутри электровакуумных приборов.

Список литературы

1. Коршак Е.В., Ляшенко А.И., Савченко В.Ф. Физика 10 класс: учебник для общеобразовательных учебных заведений. Издательство ВТФ "Перун". Ирпинь. 2004.

2. Кабардин О.Ф. Физика: Справочные материалы: Учебное пособие для учащихся - 2-е издание. Издательство "Просвещение". Москва. 1988.

3. Говорякин Р.Г., Шепель В.В. Курс общей физики. Издательство "Высшая школа". Москва. 1972.

Размещено на Allbest.ru

 Скачать реферат