專利名稱:離子層對(duì)鋁陰極的保護(hù)技術(shù)的制作方法
本發(fā)展屬于氣體放電電子器件生產(chǎn)技術(shù)。
離子層保護(hù)鋁冷陰極的技術(shù)，主要用于氣體放電的電子器件的生產(chǎn)工藝中。保護(hù)鋁冷陰極，防止鋁濺射，可以延長(zhǎng)該類電子器件的工作壽命。國(guó)內(nèi)外目前普遍使用氧化法保護(hù)鋁陰極，即在鋁陰極外表面用氧氣氛放電的方法生長(zhǎng)氧化層(三氧化二鋁)，用它覆蓋裸體鋁陰極，以防止被放電氣體粒子碰撞而濺射。這種方法有兩個(gè)缺點(diǎn)一是氧化不易完整，不能徹底克服鋁陰極濺射現(xiàn)象，二是鋁陰極表面覆蓋了一層氧化鋁，因此造成了鋁陰極發(fā)射電子的困難。這樣，會(huì)造成陰極放電區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，導(dǎo)致放電氣體粒子動(dòng)能增大，高動(dòng)能的粒子碰撞在陰極表面，還是會(huì)引起陰極濺射。因此，用氧化法保護(hù)的鋁陰極壽命是有限的。
本發(fā)明利用一種低電離電位的金屬元素汞，在鋁陰極表面的陰極放電區(qū)形成離子化保護(hù)層。該離子層的作用，是防止氣體放電的離子直接碰撞鋁表面，防止發(fā)生陰極濺射現(xiàn)象，從而延長(zhǎng)了氣體放電電子器件的使用壽命。
本發(fā)明的構(gòu)思是，用光譜純鋁作為氣體放電的電子器件的冷陰極時(shí)，由于鋁表面受到氣體放電粒子碰撞，鋁原子會(huì)脫離鋁表面飛濺出來(lái)，即發(fā)生所謂陰極濺射，使鋁陰極損傷，影響了電子器件的使用壽命。為克服鋁陰極濺射，需要對(duì)鋁陰極表面完善保護(hù)。本發(fā)明采用汞離子層完整地保護(hù)了鋁陰極表面，它有兩大優(yōu)點(diǎn)一是光譜純的汞蒸氣原子，被氣體放電粒子電泳到陰極表面附近，形成完整的汞離子保護(hù)層。這種保護(hù)層是由電泳效應(yīng)形成的一種動(dòng)態(tài)保護(hù)層，它會(huì)無(wú)孔不入地保護(hù)住鋁陰極的每一部分，因而可使保護(hù)絕對(duì)完整;第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于汞原子的電離電位遠(yuǎn)低于氣體放電原子，在鋁陰極的陰極放電區(qū)，存在一層低電離電位的汞離子層，這樣就大大降低了陰極放電區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度，因而，汞離子的動(dòng)能減小，它對(duì)鋁陰極的碰撞損傷作用顯著下降，有效地防止了鋁原子飛離鋁陰極表面，因此，不會(huì)發(fā)生有害的陰極濺射效應(yīng)，從而延長(zhǎng)了鋁陰極的使用壽命。
本發(fā)明采用氣態(tài)汞離子層保護(hù)鋁陰極表面，能做到保護(hù)完整;另外，由于汞原子電離電位低，在陰極放電區(qū)存在一層低電離電位的離子層，顯著地降低陰極放電區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度，使汞離子向鋁陰極傳遞電荷過(guò)程中，對(duì)鋁陰極碰撞動(dòng)能極小。由于以上兩點(diǎn)，克服了鋁陰極濺射現(xiàn)象，可以大大延長(zhǎng)鋁陰極的使用壽命，從而使氣體放電的電子器件的使用壽命大幅度提高。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的最佳方式是，利用放電氧化法將鋁陰極在純氧中放電氧化(氧氣2乇，氧化電流密度0.4～0.5mA/cm2，氧化2小時(shí));再將鋯鋁汞片(0.5～2cm2)點(diǎn)焊在鋁陰極上;再將鋁陰極裝配入電子器件中(如內(nèi)腔式氦氛激光管);再將激光管接在真空臺(tái)上，抽真空至10-5乇;再用高頻電爐(400℃)對(duì)鋁陰極和鋯鋁汞片除氣(真空度保持在1～5×10-5乇);再將氦氖激光管中充入氦氖氣體3;再將激光管從真空臺(tái)上封割下來(lái);再用高頻爐加熱線圈對(duì)鋯鋁汞片加熱750℃～1000℃時(shí)間30～90秒，將鋯鋁汞片激話，以發(fā)揮其吸氣劑的作用，并同時(shí)釋放汞蒸氣為1～5×10-3乇。實(shí)現(xiàn)本方法使用的點(diǎn)焊機(jī)、真空臺(tái)、3千瓦高頻爐系公知公用的常規(guī)設(shè)備，無(wú)特殊要求。
離子層保護(hù)冷陰極的技術(shù)，首先使用于內(nèi)腔式玻璃結(jié)構(gòu)的氦激光管中。這種激光管的陰極是鋁冷陰極，利用氣體的輝光放電來(lái)工作。氣體放電使鋁冷陰極產(chǎn)生濺射，因而影響工作壽命。將氣體狀態(tài)的低電位的汞元素充入放電管，借助于氣體放電的電泳效應(yīng)，將汞蒸氣固限于鋁陰極的放電區(qū)。形成氣態(tài)的汞離子層，保護(hù)住鋁陰極表面，從而防止氣體放電離子直接碰撞鋁表面，克服了陰極濺射觀象。由此，使用該技術(shù)生產(chǎn)的氦氖激光管平均無(wú)故章時(shí)間(MTBF)由八千小時(shí)提高到二萬(wàn)二千小時(shí)(中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究學(xué)院的測(cè)試報(bào)告)，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平(美國(guó)GRIOT公司向我國(guó)出口的同類產(chǎn)品為一萬(wàn)八千五百小時(shí))。其中有的樣管點(diǎn)燃?jí)勖堰_(dá)七萬(wàn)二千小時(shí)，輸出功率仍保持不變，超過(guò)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平。
權(quán)利要求
1.一種離子層對(duì)鋁陰極的保護(hù)技術(shù)，利用放電氧化法，將鋁陰極在純氧中完善氧化，形成氧化層。本發(fā)明的特征在于，將鋯鋁汞片點(diǎn)焊在鋁陰極上，對(duì)鋁陰極和鋯鋁汞片除氣后，再加熱激活鋯鋁汞片，使其釋放汞蒸氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所說(shuō)的離子層對(duì)鋁陰極保護(hù)技術(shù)，其特征在于，所說(shuō)的鋯鋁汞片的面積為0.5～2cm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所說(shuō)的離子層對(duì)鋁陰極保護(hù)技術(shù)，其特征在于，所說(shuō)的對(duì)鋁陰極和鋯鋁汞片除氣，真空度保持在1～5×10-5乇。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所說(shuō)的離子層對(duì)鋁陰極保護(hù)技術(shù)，其特征在于，所說(shuō)的加熱激活鋯鋁汞片的溫度為750℃～1000℃，時(shí)間為30～90秒，同時(shí)釋放1～5×10-3乇的汞蒸氣。
專利摘要
一種離子層對(duì)鋁陰極的保護(hù)技術(shù)屬于氣體放電電子器件生產(chǎn)工藝。該技術(shù)將鋯鋁汞片點(diǎn)焊在氧化的鋁陰極上，再將鋁陰極裝入電子器件中并抽真空，再用高頻電爐對(duì)鋁陰極和鋯鋁汞片除氣后，用高頻爐加熱線圈對(duì)鋯鋁汞片加熱激活并同時(shí)釋放汞蒸汽，形成汞離子保護(hù)層。該離子層可以保護(hù)鋁冷陰極，防止濺射現(xiàn)象發(fā)生，延長(zhǎng)該類器件的工作壽命。該技術(shù)已用于內(nèi)腔式玻璃結(jié)構(gòu)的氦氖激光管生產(chǎn)中。
文檔編號(hào)H01S3/22GK86107507SQ86107507
公開(kāi)日1988年6月15日 申請(qǐng)日期1986年10月21日
發(fā)明者王喜山 申請(qǐng)人:山東師范大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan