Выберите ваш филиал:
ул. Вольная, 28
+7 (495) 788-11-33
пн-пт 9:30-18:30
сб 10:00-17:00
ул. Енисейская, 1
+7 (495) 788-93-33
пн-пт 9:30-18:00
ул Складочная, 1, стр. 31
+7 (495) 788-07-80
пн-пт 9:30-18:00
МО, п. Трехгорка,
ул. Трехгорная, дом 12
+7 (495) 788-15-16
пн-пт 9:30-18:00
МО, Подольск, пр-т Юных
Ленинцев, д.70, стр. 3
+7 (495) 788-04-80
пн-пт 9:30-18:00
Диффузионный насос - вакуумный насос, действие которого основано на диффузии молекул откачиваемого газа в струю паров масла, истекающей из сопла [...]
ЗЕНОН - Рекламные Поставки
Статьи

Применение технологических газовых смесей в процессе изготовления неоновых ламп

Виктор Марков
технолог неонового производства, к.т.н.

1.Проблемы неоновой технологии

Известны, что качество неоновых ламп сильно зависит от качества исходных компонентов (комплектующих): люминофорного стекла и электродных узлов.

В процессе их изготовления, а так же транспортировки и складирования  внутренние поверхности  ламп могут загрязняться различными органическими и неорганическими загрязнениями: газами, остатками биндера, органическими пленками, пылевыми частицами. Комплектующие ведущих фирм - изготовителей имеют относительно низкий уровень загрязнений, особенно органических. Поэтому существующая технология справляется с ними вполне удовлетворительно, а  случаи изготовления некачественных ламп  встречаются относительно  редко.

Однако,  исследования тенденций развития рынка неоновых комплектующих показывают следующее. Во-первых, прослеживается тенденция передачи их производства в другие страны ( в частности, в Китай). Во-вторых, в России появилась оригинальная продукция китайских производителей. Качество китайского стекла и электродов несколько ниже, чем у ведущих производителей. Поэтому производители неоновой продукции небезосновательно опасаются за качество своих ламп, изготовленных из этой продукции. Однако положение вещей таково, что в скором времени может так случиться, что доля комплектующих относительно низкого качества будет доминирующей. Поэтому будут расти технологические трудности при изготовлении ламп.

Попробуем разобраться, в чем заключаются эти трудности и как с ними бороться.

С удалением обычных поверхностных загрязнений (водяные пары, углекислый и угарный газы, азот) проблем (в рамках общепринятой технологии) обычно не возникает. Из-за нагрева путем бомбардировки активными частицами плазмы эти загрязнения легко удаляются с обрабатываемых поверхностей и скачиваются вакуумным насосом.  С органическими поверхностными загрязнениями дело обстоит гораздо сложнее. Большинство этих молекул слишком тяжелые, поэтому, даже оторвавшись от поверхности, они тут же  вновь садятся на нее. Кроме того в отсутствии кислорода они склонны к полимеризации. В результате образуются органические и алмазоподобные пленки. Эти полимерные молекулы приводят к отравлению люминофора и активного слоя электродов, в результате уменьшается яркость свечения и снижается срок службы ламп.

По существующей технологии обработка внутренних поверхностей лампы на откачном посту производится в среде остаточных газов, которая устанавливается в лампе в результате предварительного вакуумирования в самом начале процесса. По своему составу эта среда существенно отличается от воздуха. Главными компонентами этой среды являются: водяные пары, углекислый и угарный газы, а так же  остатки азота и кислорода (менее 1%). Кроме того после "включения разряда" в полости лампы появляются и органические молекулы, которые при отсутствии кислорода начинают объединяться в длинные молекулы (полимеризация). Это главная причина, по которой не удается изготовить качественную лампу из комплектующих низкого качества. Но это не столько недостаток комплектующих, сколько естественные ограничения существующей технологии, не позволяющей с ними бороться.

2.Специализированные технологические газовые среды.

В практике изготовления  современных высоковакуумных и газоразрядных приборов, указанные выше проблемы, уже давно решаются с помощью проведения ионно-плазменной обработки в специализированных газовых средах. Суть метода проста. Необходимо разрушать длинные органические молекулы. Тогда более мелкие фрагменты можно легко удалить с поверхностей и откачать насосом. Ясно, что простым повышением температуры этого достичь нельзя. Положение спасает кислород. Благодаря его высокой химической активности происходит разрушение органических молекул (термоокислительная деструкция). Что примечательно, указанный процесс начинается при температурах порядка 1000С и идет с очень высокой скоростью. Итак, для достижения высокого качества обезгаживания внутренних поверхностей лампы процесс ионно-плазменной обработки необходимо вести в кислородосодержащей среде. Этой средой может быть: чистый кислород,  воздух, обогащенный кислородом, либо смеси кислорода с инертным газом.    Каждая среда имеет свои достоинства и недостатки. Чистый кислород показывает наибольшую эффективность в борьбе с загрязнениями любого вида. Однако, большое количество кислорода плохо влияет на проведение процесса активирования электрода. В воздушной смеси, обогащенной кислородом, хорошо идет процесс обезгаживания стекла и электродов, однако кислород быстро расходуется. Наиболее сбалансированной по эффективности является смесь, содержащая инертный газ и кислород. Кислород хорошо разрушает органику, а молекулы инертного газа, замещая удаляемые молекулы, препятствует вторичному загрязнению. Кроме того улучшается процесс активирования электродов.  Для создания смесей лучше использовать  как можно более тяжелые, и как можно более дешевые инертные газы. Всем этим требованиям удовлетворяет аргон. Причем не обязательно использовать аргон  ВЧ очистки. Таким образом, применение кислородосодержащих смесей позволяет   эффективно бороться с  различными видами загрязнений.

3.Технологические особенности применения технологических смесей.

Стекло низкого качества имеет  большой начальный поток газовыделения, что очень мешает стабилизировать процесс, поэтому необходимо дождаться, когда давление в системе перестанет сильно расти при перекрытии откачки. Только после этого система заполняется технологической смесью и включается разряд. Давление в лампе будет сильно расти, поэтому врем от времени нужно снижать давление (откачкой). Через 30-40 сек. Давление снижается и закачивается новая порция технологической смеси. Это можно делать с выключением разряда, либо без выключения, что определяется возможностями откачного поста. Одной  смены технологической смеси, обычно  достаточно для эффективного обезгаживания ламп с комплектующими низкого качества. Для качественных комплектующих смена среды необязательна. Во время активирования электродов (прогрев электродов до красного каления) смена среды не производится. К началу этого процесса кислород в системе оказывается полностью израсходованным, поэтому этот разогрев происходит в среде аргона + водяных паров, которые появляются в результате разложения гидроокисей кальция, стронция и бария, которые нанесены на внутренней поверхности электродов.

4.Аппаратурное решение

Технологические смеси хранятся в металлических баллончиках, снабженных вентилем точной подачи газа. Этот вентиль может обеспечить смену технологической среды без выключения разряда, о чем говорилось выше. В большинстве постов не предусмотрено подключение третьего баллона. Это ограничение легко обойти путем объединения газовых баллончиков в батарею, которая подключается к системе с помощью одного из двух грибковых уплотнений.  Поэтому модернизация существующих постов процедура простая и технологичная. Она не требует привлечения наладчика, то есть может легко проводится самим откачником.

5. Выводы

Применение кислородосодержащих смесей во время изготовления неоновых ламп обеспечивает получение неоновой продукции высокого качества при использовании, практически, любых комплектующих.

Технология обработки ламп на технологических смесях - есть модификация существующей технологии, что не требует долгого переучивания откачника.

Аппаратурная реализация описанной технологии не требует принципиальных изменений в вакуумной системе.