Выберите ваш филиал:
ул. Иркутская, д.3 стр. 20
+7 (495) 788-11-33
пн-пт 9:30-18:00
сб 10:00-17:00
Ярославское ш., д.146, к.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
Пушечная горелка - горелка для нагрева небольших локальных участков неоновых трубок [...]
ЗЕНОН - Рекламные Поставки
Статьи

Техническая информация по электродам TecnoLux

Группа Tecnolux посвятила себя производству электродов для неоновых ламп (т.н. холодных катодов) с 1992 года. С тех пор было проведено огромное количество исследований, направленных на углубление знаний о работе холодного катода, внутренних качеств изделия и его надежности, что повлекло за собой постоянные модификации, частично изменившие вид и поведение изделия, особенно на этапе бомбардинга.

Я бы хотел дать некоторые пояснения, чтобы пользователь мог лучше оценить качество и улучшить конечный продукт, т.е. неоновые лампы, изготавливаемые с использованием этих электродов.

Наше исследование направлено в первую очередь на качество исходных материалов и на работу с ними.

Металлический цилиндр (гильза)

Металлический цилиндр изготавливается штамповкой в 12 позициях, из железной пластины с очень низким содержанием углерода.

Процесс промывки осуществляется компанией TecnoLux и включает множество этапов, с использованием растворителей, щелочных промывочных средств, в теплой воде и с ультразвуком, а также электролитную промывку.

Никелировка осуществляется на производственной линии, разработанной исключительно для этой продукции. При этом для достижения максимальной чистоты не используются поверхностно-активные вещества. Чистоте всегда придавалось наибольшее значение, даже если это приводило к потере глянца никелированного покрытия. Использование поверхностно-активных веществ, действительно, улучшило бы блеск, но при этом появились бы углеродные примеси, пагубно влияющие на чистоту изделия.

После никелировки цилиндры прогреваются в течение многих часов при высокой температуре, в печи под глубоким вакуумом. Этот процесс, из-за спровоцированных нагревом расширений, создает определенную шероховатость поверхности, имеющую матовый вид.

Активация

В качестве основы мы выбрали использование смеси из трех карбонатов: бария, стронция и кальция. Выбор этот не случаен: данные соединения исключительно стабильны, и гарантируют прекрасную работоспособность изделия в течение многих лет. Другие же соединения, которые проще использовать, были исключены именно из-за их меньшей химической стабильности.

По сравнению с другими соединениями, карбонаты характеризуются обильной отдачей CO2 на завершающем этапе бомбардинга. Этот газ выделяется в ионизированном виде.

Такое поведение карбонатов, наряду с изначальным выбором формы керамического кольца, привело к случаям почернения внешней поверхности металлического цилиндра, возле керамического кольца. Этот феномен появился вследствие улучшения техники промывки и очищения цилиндра. В действительности, почернение происходит не из-за дефекта никелировки, а из-за частичного окисления покрытия, в пределах которого перемещаются атомы железа, находящегося ниже, в процессе нагрева под вакуумом. Именно из-за своей чистоты внешняя поверхность более подвержена воздействию кислорода, выделяющегося в процессе бомбардинга. Окисление не представляет собой никакой угрозы для нормальной работы электрода, а наоборот способствует его дальнейшей позитивной стабилизации в химическом плане, и свидетельствует о чистоте металла, который в результате менее подвержен воздействию ртути, обычно присутствующей в лампах. Стоит также вспомнить, что в прошлом вместо никелировки осуществлялось искусственное защитное окисление цилиндров. Применение такой практики до сих пор часто встречается и имеет большой успех в некоторых странах, например в Японии.

Как уже говорилось ранее, характерная геометрическая форма электродов TecnoLux содействует процессу окисления. Речь идет об уменьшенных размерах керамического кольца, за счет которых увеличивается свободное пространство между отверстием цилиндра и стеклянной стенкой электрода. Это благоприятствует проходу за керамическим кольцом атомов кислорода и углерода, выделяющихся в процессе бомбардинга. Присутствие углерода, помимо всего прочего, является катализатором и способствует протеканию окислительной реакции.

Выбор геометрической формы керамического кольца и в частности тот факт, что оно узкое, основан на исследованиях наших технических специалистов, которые стремились избежать того, чтобы керамическое кольцо могло контактировать со стеклом, провоцируя вредоносные удары и стресс. Поэтому слюда (а не керамическое кольцо) держит на расстоянии металлический цилиндр от стекла. Кроме того, слюда оставляет большое открытое пространство, что благоприятствует проходу шариков ртути от одного электрода к другому, после того как лампа была запаяна.

Наилучшим доказательством высокого качества электродов TecnoLux являются их прекрасные электрические свойства, в частности, небольшое падение напряжения на них, т.е. электроды не требуют высокого вольтажа для разжигания электрического разряда.

Осциллограммы, приведенные ниже, показывают электрические характеристики ламп длиной 1 метр и диаметром 15 мм, заполненных неоном при 12 мбар, изготовленных с использованием электродов TecnoLux типа 15/60, в сравнении с лампами, изготовленными с электродами идентичных параметров, но других производителей. (Ток при 50 Гц - "Ch 1" показывает среднеквадратичное (RMS) напряжение на лампе милливольтах (mV), измеренное с помощью щупов высокого напряжения).

Измерения были проведены на образцах, выбранных случайно, без отбора.

На данном рисунке приведен пример геометрической характеристики отверстия керамического кольца TecnoLux (слева), в сравнении с электродом другого производителя (справа).

Как мы уже увидели, такая форма способствует более активному движению газа вокруг цилиндра во время бомбардинга, с выше описанными последствиями.

При этом такая специфическая геометрическая форма провоцирует другой эффект, отображенный на последующей фотографии. Это явление можно часто видеть на электродах TecnoLux, особенно в лампах, заполненных Неоном:

Световой разряд, который входит в электрод, кажется двойным, т.к. фактически разделяется на два разряда: один входит напрямую в электрод, вдоль его центральной оси, а другой проходит снаружи, и проникает вовнутрь через щель между керамическим кольцом и металлическим цилиндром.

Этот феномен мог бы быть неправильно растолкован из-за присутствия внешнего разряда. На самом деле это абсолютно нормальное функционирование электрода, а такой эффект, как мы уже видели, возникает из-за особого строения наших электродов.

В электрическом разряде, проходящем через газ, движущиеся частицы состоят из электронов с отрицательным зарядом и ионов с положительным зарядом.

Положительные ионы представляют собой практически основную массу атомов и, следовательно, являются тяжелыми. Поэтому они входят напрямую в отверстие керамического кольца. Бомбардируя катод, они разряжают на него кинетическую энергию, вследствие чего электрод нагревается. Если бы они бомбардировали внешнюю поверхность электрода, то спровоцировали бы ее быстрый распад. Распад внешней поверхности проявился бы в виде металлического отложения на стекле, окружающем цилиндр электрода. Внутренняя активированная поверхность, напротив, намного более устойчивая. Кроме того, испаряющийся материал из-за ударов ионами вновь распределился бы внутри, постоянно восстанавливая поверхность. В электроде, активируемом карбонатами, разряд ударяет не одновременно по всей внутренней поверхности электрода, а только по ее маленькой части, называемой "hot spot". Когда эта часть повреждается, электрический разряд от нее уходит и переходит к другой части, которая в свою очередь также повреждается, но при этом защищает активационный материал вокруг, включая ту часть, которая была повреждена до этого. Таким образом, "hot spot", двигается внутри, постоянно повреждая и одновременно восстанавливая активную поверхность.

Электроны же имеют очень маленький вес и массу, и их маршрут очень легко сбивается в электрической среде, формирующейся вокруг поверхности электрода. Таким образом, они могут обходить отверстие керамического кольца снаружи, просачиваясь через щели (огромные для электрона) между металлической частью и внешней поверхностью керамического кольца. Если бы керамическое кольцо было шире, то "обходной путь" электронного разряда был бы более длинным, и требовал бы более высокого вольтажа. Электроны, соответственно, ушли бы от этого маршрута, и перешли бы к центральному отверстию керамического кольца, но при этом им бы понадобился немного больший вольтаж. Все наши сравнительные испытания, проведенные в лабораторных условиях, подтвердили это утверждение.

Таким образом, мы пришли к выводу, что главное для хорошей работы электрода - чтобы разряд исходил изнутри электрода. Разряд в наших электродах ВСЕГДА входит в цилиндр, даже если его путь лежит в обход керамического кольца. В отличие от внутреннего разряда, внешний разряд не входит в цилиндр, и поэтому атакует его внешнюю поверхность, разрушая ее. Мы наблюдали эффект внешнего разряда на электродах других производителей.

Последующий рисунок показывает вышеописанный феномен. В данном случае "hot spot" находится рядом с керамическим кольцом. Если бы он находился ближе ко дну цилиндра, электроны прошли бы через центральное отверстие.

Если разряд выбирает путь, представленный на рисунке выше, это все равно считается нормальным процессом, т.к. он углубляется вовнутрь цилиндра, следуя по наиболее легкому пути, и не наносит никакого вреда электроду и стабильной работе лампы.

Поведение активируемого материала во время бомбардинга

Описание явления "hot spot" позволяет нам лучше понять то, что происходит во время бомбардинга.

Активируемый материал, находящийся на цилиндре электрода в виде тройного карбоната, но преобразованный в оксиды во время процесса изготовления лампы (бомбардинга), достигает своей максимальной функциональности при высокой температуре (как в случае с электродами с горячим катодом при их нормальном функционировании) т.е. примерно при 900 °C.

Ниже такой температуры, т.е. при холодном катоде, активационный материал получается намного менее эффективным. По этой причине электрод с холодным катодом имеет собственную квоту энергетического потребления, которая выше (по сравнению с общим потреблением лампы).

Размер "hot spot" во время работы лампы пропорционален интенсивности тока, но всегда намного выше "hot spot", присутствующего в горячем катоде.

На начальном этапе бомбардинга электрод еще не активирован, т.е. покрыт карбонатами, которые еще не сгорели и не превратились в оксиды. Его активация протекает не одновременно, а путем нарастающего бомбардирования различных участков. Если активируемый материал хорошего качества, то когда температура доходит до 900 °C, его поведение схоже с поведением горячего катода, т.е. вся энергия разряда концентрируется на одном участке, и не продолжает преобразовывать другие поверхности. Следствием этого могут быть не очень хорошо активированные электроды.

Т.о., в процессе бомбардинга создается такая атмосфера, при которой передняя часть электрода становится раскаленной, а остальную часть не удается разогреть. Чтобы завершить процесс "покраснения" электродов и активации, необходимо сократить ток и уменьшить давление. При увеличении тока можно достичь обратного эффекта. Действительно, раскаленная часть достаточно большая для того, чтобы легко выдерживать энергию разряда. Речь идет об ошибке, которая часто встречается со стороны откачников, имеющих опыт работы с другими электродами, активируемыми другими материалами.

TecnoLux советует прогревать электроды на умеренным токе, и только когда все части цилиндра покраснеют (на этом этапе уже покрасневшие части могут слегка остыть, т.к. они уже активированы), чтобы завершить процесс можно ненадолго повысить ток (максимум - в 10 раз больше номинального).

Стоит принять во внимание, что, если карбонаты превращаются в оксиды при температуре выше 900 °C, это не значит, что такой должна быть температура металлической части, т.е. цилиндра.

В действительности, локальная температура на гранях напыления активационного материала, подвергающегося прямому бомбардингу, намного выше температуры металла, который нагревается благодаря своей тепловой проводимости и в реальности действует как распределитель тепла. Лучший способ проверить процесс активации заключается не столько в наблюдении за цветом, сколько, прежде всего, в наблюдении за тем, что электроды, при закрытом клапане, выпускают газ, выделяемый при сгорании (CO2), увеличивая давление в откачной системе.

Изменение времени нагрева

При активации карбонатов процесс очистки металла и легкие изменения плотности активационного материала имеют сильное влияние на время реакции активируемого слоя, и соответственно, на время нагрева цилиндров.

TecnoLux проводит тщательные исследования и контроль качества, чтобы сократить до минимума эти изменения. Если все же, во время бомбардинга, получается так, что один электрод уже активирован, а второй еще не покраснел, лучше всего подождать, бомбардируя при умеренном токе и давлении не менее 1 мБар, до тех пор, пока второй электрод не начнет и не завершит процесс активации. При необходимости можно бомбардировать с перерывами. В любом случае электроды TecnoLux можно бомбардировать в раскаленном состоянии достаточно долго, не повреждая их, но при условии, что давление не будет слишком низким. Как мы увидели, в действительности активационный материал работает долгие месяцы при повышенном токе и повышенной температуре в лампах с горячим катодом. И повредить его может лишь слишком значительное присутствие загрязняющих частиц, а также слишком низкое давление, которое может привести к их выпариванию и последующему выделению.

В описании процедуры бомбардинга я не привел никаких цифр, касающихся тока и давления, в основном по двум причинам:

Правильное давление при бомбардинге также зависит от природы и характеристик люминофора (некоторые люминофоры лучше выдерживают повышенное давление и температуру, а некоторые хуже);

Показания токов очень сильно зависят от типа считывающих устройств и от типа регулировки энергии бомбардера. Поэтому я предпочел остановиться в основном на описании некоторых феноменов, которые должны быть правильно поняты откачником-вакуумщиком, а также должны представлять для него наибольший интерес, прежде всего для изготовления качественных изделий.

 

Президент компании TecnoLux Group г-н Бруно Таккони.
(перевод с итальянского языка).