Геттерное устройство

Оп ИКАНИЕ Союз Соеетскии Соц)4 алистимеских Республик(31) 18187 А/6 осударственныи омитетСовета Министров СССРоо делам изаоретенийи открытий 3 ) Ита 5,76(43) Опубликов юллетень1 Дата опубликования описания 28.05.76 Иностранцы Паоло Делла Порта и Элио Рабе А. 54) ГЕТТЕРНОЕ УСТРОЙС Изобретение 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 поглощения 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, обладающую увеличенной скоростью поглощения и более высокой поглотительной способностью, Предпочтительны устройства, содержащие кольцо из индукционно нагреваемого металла, смесь из первого выделяющего газ материала и испаряемого геттерн носится к г ерным мый гетсточника е устройстватерный м.торых испример баде пленки па я м а различи ерные устройства, в й геттерный металл,ны геттаряемьрий, вна внут ажда к их стенках вакуумирим ен яютф Эти устройсэлектронных рованного сос амп, врубок, нася в производств частности, элект пример телевизи нно-лучевых тнных трубок. стны гетт еттерныйторы бари на экране ьная спосо геттера, об меньше, а ите ом,нике хоро способносувеличена иевых пленок ут25 ого меерные устройства, в кометалл, преимущественно я в трубке в присутствии этому геттерный металл мушественно на стенках, ЭЛТ, Однако обшая поглобность пленки металличесразованной таким устройчем это необходимо, В те естно, что поглотительнаяможет быть испарения бария в присФ70 (21) 1441304/26-25513682 ТВЛЛвт НВХОДЯптУЮСЯ и ТЕПЛОВОЙ бЛИЗОСТИк кольцу, и второй материал, выделяющий ; гаэ во время последнего периода испарения геттерного металла,В предложенных устройствах может . быть 1 использован любой испаряемый геттерный металл, например щелочные илищелочно-земельные металлы: кальций, матъний, стронций и барий, Предпочтителен в качестве геттерногэ металла берий, обла дающий известтттяллн блатоириятнымн лервк(теристиками поглощения. Геттерный ллеталл может быть использован в отдельно сти, однако предиочтчтельно его использование в виде геттерного сплаве, содержащего геттерный металл и один (или более)менее реактивный металл. Такие гилевыслабее реагируют с воздухом и более удобны в обращении. Предпочтительным геттерным сплавом является сплав бария с алюминием, обычно в весовых пропорцттях от10:1 до 10:20, и особенно двухкомпонентные сплавы, содержащие 50-56% бария,остальное-алюминий.Геттерные лтеталльт и геттерныесплавымогут использоваться отдельно или в смеси с другими веществами, При исйользовании только геттерных металлов и сплавовполучают так называемые, эндотермическиегеттерные устройства. Эти устройства подвергаются индукционному нагреву для образования тепле, необходимого для исперения геттерного металла. Предпочтительнееиспользование геттерного сплава в смесис никелем для образования экзотермического геттерного устройства, в котором 36часть тепла для испарения геттерного металла поступает от экзотермнческой реакции между никелем и сплавом бария с алюминием. Кольцо из индукцттонно негревеемого материале может иметь различную ге 40липеющей массы. Газовыделяющий материалометрическую форму при сохранении его эам- берут в таком количестве, при котором онкнутости, ненрилгер круглю выделяет газ и влияет на распределениеВ качество гезовыделяюшего материала пленки геттерного металла, а, в случаеЪкгжетбыть нснельзОВен любОЙ материал, активного газа, не насыщает геттерныйвыделяющий газ. Оинако предпочтения зе металл, Гвзовыделяюший материал можетслуживеют текле выделяющие гез л 1 лтери- бьггь подмешан к теттерному металлу ввлы, которые,стойчивы цо телиератур но- пропорциях по весу От 0,5:100 до 50:100рядка 400 ос, блгодаря чему они могут и предпочтительно от 1:100 до 10:100,нагреваться совжстно с другими частями . Геэовыделяюший материал обычно имеетсяустройства ЭГГ, что облегчает пете:мтт 1 тю. йф в абсолютных количествах, достаточныхДругими предлочтигельнылнт вылеляюнтими для создания давления от 5 10 ф догаз материалами являются те, которые ус 510торр, предпочтительно От 10тойчивы на воздухе, т.е, они не разлагают-ф до 5 ф 10торрся и не воспринимают нежелательно большие количества газа из атмосферы, ВЬВыделяющий гез материал должен бытьтаким, чтобы газ выделялся в требуемых служащий для выделения газа во времяусловиях, при атом предпочтительны активпоследнего периода испарения геттерногоные газы. Активным газом является тот металла. Для этого второй гаэовыделяюгаэ, который поглощается используемымщий материал располагают в месте, более В соответствии с изобретением, предусмотрен второй газовыделяющий материал,6 1 Ф 6 а згеттерным металлом, например окись углемрода, кислород, водород и азот. Наиболееупотребительны водород и азот: водородвследствие его положительного воздействияна активность катода, а азот вследствиеего относительно болыной мас .ы, что позволяет применять его в сравнительно малых количествах для эффективного регулировения распределения пленки 1 еттера. Че 7ше всего используют азот,В качестве материало, выделяюних газ,можно назвать карбонат бария, гидриды инитриды металлов, например нитрнд бериягидрид бария, гидрид титане и нитрид железа ( Ге И ), Нитрид желе та предло"тите 4ется блат одаря его устойчивости: на воздухе н его телтературе разложения, котораявыше температуры дегезации и ниже температуры испарении берия, Кроме того, осодержит азот, т,е, один из предпочтительных газов,Хотя газовыделяюшие материалы могуткомбинироваться в устройстве любым подходящим образом, предпочтительной явлеется смесь первог газовыделяюшего ма териала с испаряемым геттерным металлом, причем зта смесь помещается в успройстве в тепловой близости к кольцу, Этоозначает, что смесь помещается достаточно близко к кольцу и предпочтительно вконтакте с ним, вследствие чего возниквюший в кольце ток индукции нагревает коль"1цо и теплота переносится в смесь, вызывая сначала выделейцв газа иэ гаэовыделяющего материала, а затем испарение гевтерного металла с дальнейшИм высвобождением газа, Материал, выделяющий газ, игеттерный металл могут иметь любой физический вид, но обычно они грвнулироввны ивзаимно сжаты для образования при 513652удаленном от кольца, чем первый, чтобыон нагревался лишь после того, как нагрето кольцо: поэтому газ выделяетсяэтим источником во время последнего пе"риода испарения геттерного металла, Второй выделяющий гаэ материал может применяться в самых различных количествах,лишь бы весь газ, аыделенйый совместнопервым и вторым источниками, не затратилслишком большую долю производительностипленки металлического геттера. Обычно отношение газа, выделенного вторым источником, к газу, выделенному первым источником, составляет по объему от 1:10 до10:1.15На фиг, 1 показано предложенное геттерное устройство; на фиг. 2 - то же, раз-.рез по А-А на фиг, 1; на фиг. 3 - модифиш- рованное геттерное устройство, видв плане;на фиг, 4 - то же, разрез по Б-Б на фиг, 3;на фиг. 5 и 6 - модифицированное геттерноеустройство, вид в плане и разрез по В-В;на фиг, 7 - модифицированное геттерноеустройство, аналогичное показанному нафиг. 5 и 6; на фиг, 8 и 9 - частАныйразрез 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 графикуна фиг, 10, но характеризующий предложенное геттерное устройство; на фиг, 12 график, иллюстрирующий скорость поглошения как функцию количества поглощаемой рокиси углерода для предложенного геттерного устройства,Предложенное геттерное устройство см,.фиг. 1, 2) содержит кольцо 1 и спрессован-ную гранулированную смесь 2 из сплавабария с алюминием, никеля и нитрида железа, которая соприкасается с кольцом, Ккольцу прикреплен щиток 3 в форме дискаиэ теплопооводяшего материала, Шиток перекрывает поверхность, замкнутую кольцом,Щитбк имеет коаксиальную выемку 4, в которой помещается газовыделяюший материал 5.Кольцо 1 выполнено с выступаннцим вверхсегментом 6 и горизонтальным сегментом у7, С помощью нескольких лапок 8 к кольцу прикреплено теплоиэолируюшее основание9. Геттерное устройство снабжено лепестком 10 для облегчения монтажа устройства в ЭЛТ, Для уменьшения переноса теп- ула между щитком 3 и основанием 9, щиток снабжен несколькими выступами 11,Модифицированное геттерное устройствопоказанное на фиг, 3 и 4, аналогично описанному, но отличается тем, что на щитке б 0 3 помещен коак-.иально держатель 12 вформе цилиндрической чашечки, в которойнаходится гаэовыделяющий 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 выступающий иэ него поддерживающий элемент 14, верхняя часть которого отогнута и образует гориэонтальныя участок 15, К гооизонтальному участку прикреплен цилиндрический держатель 12, содержащий 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-. ющий элемент 16 с верхним 17 и нижним 18 горизонтальными участками, соединен ными между собой вертикальным участком 19. Верхний участок 17 прикреплен к кольсцу 1 каким-либо известным способом, например точечной сваркой. К вертикальному участку 19 прикреплен держатель 20, ана логичный держателю 14 на фиг, 6. В дер жателе находится газовь:деляюший материал,На фиг, 8 представлена част чно в разрезе .электронно-лучевая трубка 21, содержащая электронный прожектор 22, К прожектору прикреплена гиокая металлическая лента 23, другой конец которой прикреплен клепестку 10 геттерного устройства, Лента 23 нагружена пружиной, вследствие чьго основание устройства прижимается кстенке трубки 21,Геттерное устройство помещается внутри трубки, которая затем откачиваетсялюбым известным способом и запеивается.После этого ксаксиально с устройствомрасполагается тороидальная катушка 24,и по ее виткам пропускается ток от источника переменного тока высокой частоты,Катушка образует тороидальное магнитноеполе, силовые лшьчи а и Я которого показаны на чертеже, Поскольку кольцо геттерного устройства находится почти целиком в торопдальном голе, оно быстро нагревается. Тепло кольца вместе с теплом,возникающим под действием поля в материале 2 (фиг, 1 и 2), повышает температуру материала настолько, что нитрид железа термически разлагается, выделяяазот в трубку и повышая внутреннее дав-з -Ъление в ней до 10 - 5-10 торр, Придальнейшей подаче энергии в катушку 24температура материала 2. продолжает по. вышаться, вследствие чего геттерный металл начинает испаряться и осаждатьсяна внутренних поверхностях трубки 21. Однако, поокольку выемка 4 (см. фиг, 2),содержащая газовыделяющий материал 5,находится в зоне более слабого тороидаль,ного поля, этот материал выделяет свой газ снекоторой задержкой во время последнегопериода 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 газовыделяющего материала, помешенного в держателе 12 (фиг. 6), что происходит несколько позже, так как держатель расположен у периферии тороидального поля.П р и м е р 1, Характеризуется гаэовыделение геттерных устройств типа А, аналогичных геттерному устройству, показанному на фиг, 1 и 2, но не имеющих газовыделяющего материала 5, расположенного в ЭЛТ в месте, показанном на фиг, 8. В устройстве А смесь 2 состоит иэ 460 мг свпава, содержащего 56% бария, остальное алюминий, 516 мггникеля и 24 мг Уе 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 А, Эти переменные величины представлены в виде графика на фиг, 10 в функции времени.Квк можно видеть из графика, менее половины бария испарилось в присутствии газа,П р и м е р 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 гадовыделяющего материала 5. Кроме того, второй период выделсния гада соответствует второй половине периода испарения бария. Ь Ф 3 Ь йС 30 40 П р и м е р 3. Этот пример иллюстрирует увеличенную скорость поглощения ипоглотительную способность предложенныхгеттерных устройств,Геттерное устройство типа С, аналогиное устройству А, но содержащее 48 мге Й в смеси с никелем и сплавом бария с алюминием, помещают в БАЛТ и подвергают индукционному нагреву для испарения бария. После этого в трубку вводятокись углерода с контрулируемой скоростью,равной скорости, с которой она поглощаетсяпленкой бария. Скорость поглощения ( всМсек) как функция количества поглощенной ( в Л-торр) окиси углерода представлена графически кривой на фиг, 12Графикфиг, 12 построен в полулогарифмическоммасштабе,Процедура повторяется, но устройствоС заменяется устройством Д. с тем же общим количеством Рс М (48 мг), причем 24 мг Ге Й смешаны с никелем исплавом бария с алюминием, остальные24 мг помещены в выемке 4. По чертежусвидно, что геттерные устройства, выполненные согласно изобретению (см. кривуюо ), обладают большей поглотительной способностью для окиси углерода и сохраняютскорость поглощения в течение большегоотрезка времени, чем прежние геттерныеустройства - см. кривую а , Например,поглотительнвя способность бариевой пленки,образованной устройством С (кривая й ),.начинает ослабевать после поглощения приблизительно 3 л - торр СО, в то времякак поглотительная способность устройстваД ( кривая 8 ) сохраняет свою начальнуюскорость до г(оглошелия приблизительно4 л - торр СО. Кроме того, после поглоЮщения 8 л - торр СО пленка устройства С(кривая И ) поглощает со скоростью лишь10 см/сек, в то время как устройствоД (кривая Е ) поглощает со скоростью716 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 Ге (Единицы измерения смэ-торр и лторробозначают количество газа в кубическихсантиметрах или литрах при давлении 1 торр,формула изобретения 1, Геттсрнос устройство для электронной лампы, преимуы.эственно электроннолучевой трубки, содержацгее кольцо иэ иьдукционпо нагреваемого материала, в котором укрсплсн гсттсрцый металл, и ис точник гада, способствуюцего образованиюпленки 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 поглошения и сорбционной способности устройства, оно снабжено источником второго газа, выделяющимгаз вс время последнего периода испарениягеттерного металла,2. Устройство по и, 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что источник второгогаза содержит гаэовыделяюший материал,укрепленный в держателе, расположенномв точке, удаленной от кольца настолько,что температура и кольце нарастает быстрее, чем в держателе.3, Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что в качестве источника первого газа служит газовыделяюшнйматериал, смешанный с геттерным металлом,4. Устройство по пп. 2 и 3, о т л ич а ю ш е е с я тем, что в качестве газовыделяюших материалов использованы материалы, выделюошие активные газ,5. Устройство по п, 4, о т л и ч аю ш е е с я тем, что в качестве гаэовыделяюших материалов использованы материалы, выделяюшие азот.6. Устройство по и, 5, о т л и ч аю ш е е с я тем, что в качестве газовы 1 г)деляюших материалов использованы мате риалы, выделяющие водород,7. Ус-ройство по пп. 5 и 6, .,о т л ичаюшеес я тем, чтовкачествеодного газовыделяющего материала использован материал, выделяюший азот, а в качестве другого газовыделяюшего матернала использован материал, выделяющий водород,8, Устройство по пп. 2 и 3, о т л ич а ю ш е е с я тем, что материал, выделюощий второй гаэ, расположен в коаксиалыой выемке, имеющейся в лиске изтеплопроводного материала,. прикрепленномк кольцу так, что он закрывает охватываф емую кольцом поверхность,9. Устройство по пп, 2 и 3, о т л ич а ю ш е е с я тем, что материал, выделюоший второй газ, расположен в держателе, укрепленном коаксиально с кольцомф на диске иэ теплопроводного материала,прикрепленном к кольцу так, что он закрывает охватываемую кольцом поверхность,10. Устройство по пп. 2 и 3,о т л ич а ю ш е е " я тем, что материал, вы2 деляюший в-орой газ, расположен в держа-513652 Фиг. 7 Фиг 5 реи иг,И ек ппглацмнец 50, д-аср Фиг Я Фиг. О КОЛИ ЧВб рниип ОДЛЙС НОВ; 7 каэ 847 ППП Патевтф, г. уру 1 ф оо