Запорожец Издания
1-" 10 10 10 10- 1000 100 10 Температура поверхности металла a) 10 10 ID" 10~ 2 I e CD 3 I § 1 10 1,0 0,1
Температура поверхности металла о) Рис. 16.6. Полная скорость удаления атомов металла с поверхности металла в атмосфере иода в зависимости от температуры: а - металл, иодид которого имеет более низ11ую упругость пара, чем сам металл: б - металл, иодид которого имеет более высокую упругость пара, чем сам металл, и иодид «е стойкий; 1 - скорость испарения металла; 2 - скорость испарения его иодида; 3 - повышение давления иода СТОЙКИЙ иодид начинает распадаться так, что по мере повышения температуры скорость удаления металла определяется все больше скоростью испарения самого металла. Упругость паров иодида больше упругости паров металла, но при стойком иодиде. Характер картины заметно меняется. На рис. 16.7,й показана скорость удаления тория в зависимости от температуры при нескольких значениях давления паров иода. Измерения проводились на экспериментальной лампе, схематически показанной на рис. 16.7,6. На вольфрамовую нить, смонтированную на ножке, был нанесен порошкообразный торий, после чего она была нагрета в атмосфере иода до температуры выше плавления тория. Эта нить впаивалась в трубку, которая после вакуумной обработки наполнялась аргоном до давления в 2,7-10 Па (200 мм рт. ст.) и иодом. Давление иода определялось температурой стенок, а температура тория - нагревом нити. Количество удаляемого тория оценивалось по относительной интенсивности спектральных линий тория в дуге (/), которая горела в аргоне. Испарившиеся торий и иодиды тория оседали на сравнительно холодных стенках трубки (подробно см. в [0.10]). При низких температурах полная скорость удаления атомов металла определяется, как и в случае, когда упругость паров иодида больше упругости паров металла и нестойкий иодид, Рис. 16.7. Скорость удаления тория в зависимости от температуры при разных давлениях иода (с), измеренная при помощи экспериментальной лампы (б) [0.10]: -дуга; 2 - вольфрамовые электроды; 3 - вольфрамовая проволока, покрытая торием; 4 - окна из кварцевого стекла; ----экстраполировано из значений скорости испарения тория скоростью испарения иодида, но теперь при повышении температуры эта скорость зависит от скорости поступления атомов иода из окружающей среды на поверхность металла. При заданной скорости поступления- иода (p/=const) с повышением температуры все большая часть поверхности металла не будет успевать покрываться пленкой иодида и полная скорость удаления все больше будет определяться скоростью испарения самого металла. Обратим внимание, что в этом случае скорость удаления металла имеет явно выраженный минимум при повышенной температуре. Более подробно см. в [0.10]. Работа электродов различного типа в металлогалогенных лампах. При использовании приведенных выше данных о поведении различных металлов в йодной атмосфере, а также результатов экспериментов н наблюдений за работой МГЛ были получены следующие результаты [0.10]. В случае рис. 16.6,а и б будет происходить перенос металла электрода на стенки, поскольку и в том, и в другом случае полная скорость удаления металла с электрода при Гэл выше скорости его удаления со стенки при Гтр. Положение коренным образом меняется в случае, соответствующем рис. 16.7,с. При подходящих соотношениях температур Гэл, Гтр и pi скорость удаления атомов металла, в данном случае Th, со стенок и холодных частей электрода будет выше, чем с его накаленной части. Поэтому торий транспор- тируется на самую нагретую часть электрода, с которой скорость его испарения наименьшая. Поскольку температура по электроду изменяется от самой высокой на конце Гэл практически до Ттр в месте запайки, то можно было бы ожидать эрозию более холодных частей электрода за счет переноса металла на более горячий участок, что, конечно, приводило бы к выходу ламп из строя. Действительно, с подобным явлением мы столкнулись в процессе разработки МГЛ для цветного телевидения (см. ниже). В осветительных МГЛ, к счастью, этого не происходит, так как при более низких температурах образуются Hgl и Hgh, которые более стойки, чем иодиды вольфрама. Поэтому иодид вольфрама не образуется, а при более высоких температурах он нестоек. На основе своих исследований Д. Уэймаус рекомендует использовать в МГЛ в качестве активатора торий, так как при правильном подборе температур и наполнении можно создать такие условия, при которых торий в результате галогенного цикла будет оседать на кончике электрода, обеспечивая максимальную термоэмиссию и препятствуя испарению вольфрама. Такой электрод в принципе мог бы быть «вечным». В лампах с иодидами Na, Tl и In за рубежом широко применяют вольфрамовые электроды, активированные оксидом тория (ТЬОг). Конструктивно они подобны электродам ртутных ламп ВД. Как указывалось в гл. 9, в процессе работы под действием высокой температуры оксид тория постепенно диссоциирует, выделяющийся свободный торий образует мономолекулярную пленку на поверхности катода, которая обеспечивает повышенную термоэмиссию и примерно на 50-70 В более низкое напряжение зажигания по сравнению с катодом из торированного вольфрама. Торий из пленки постепенно испаряется. Наличие свободного кислорода из состава ТЬОг в объеме при водит к медленному окислению тория в паровой фазе и конденсации оксида тория на стенках трубки, откуда он уже не может быть возвращен в цикл. Поэтому срок службы таких катодов определяется запасом ТЬОг на катоде и скоростью его расхода. Эксперименты и оценки показывают, что в хорошо сконструированных и изготовленных электродах запаса ТЬОг достаточно для их работы в течение нескольких десятков тысяч часов, так что выход ламп из строя определяется не истощением эмиттера. Необходимо, однако, подчеркнуть, что использование подобных катодов в лампах с добавками металлов, образующих стойкие оксиды например с иодидами скандия, приводит к образованию стойкого оксида скандия, в результате чего за сравнительно короткий срок из галогенного цикла может уйти весь скандий. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 [ 189 ] 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239
|