Запорожец  Издания 

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

Одной из причин, вызывающей постепенное разрушение электродов МГЛ, являются реакция галогенов со стенками кварцевой горелки. Вследствие образования четырехиодистого кремния некоторое количество кремния присутствует в дуге. Поскольку кремний относится к металлам, у которых упругость паров иодида больше упругости паров самого металла и иодид стойкий, он осаждается на электроде, причем, как показывает опыт, при температурах около 1750-1800 °С, т. е. выше точки плавления кремния. Вольфрам легко растворяется в пленке расплавленного кремния преимущественно со стороны высокой температуры, а кристаллизуется у низкотемпературного края. Этот процесс может приводить к коренным изменениям геометрии электродов и нарушению работы ламп [0.10]. К счастью, этот процесс протекает довольно медленно, так что современные лампы обычно выходят из строя по другим причинам.

Применение оксидов РЗМ в качестве эмиссионных покрытий катодов МГЛ. Небольшая естественная радиоактивность тория делает его применение в чистом виде или в виде соединений не-желательн1дм. Поэтому довольно давно ведутся поиски других, не радиоактивных эмиссионных покрытий. Эмиссионные покрытия для катодов МГЛ кроме свойств, общих для всех катодов ламп ВД, а именно высокой эмиссионной способности, малой скорости испарения, термостойкости и стойкости к ионной и электронной бомбардировке при рабочих температурах электродов 2000-2500 К, должны обладать еще стойкостью к воздействию газовой среды, содержащей галогены и их соединения, вплоть до рабочих температур 2000-2500 К- Под стойкостью в данном случае следует понимать не только сохранение эмиссионных свойств, но также отсутствие нежелательных химических реакций между эмиссионным покрытием и газовой средой.

С этой точки зрения представляют интерес оксиды РЗМ ит-триевой группы, а также оксиды иттрия и скандия, которые по своим свойствам близки к ТЬОг- Работа выхода у них лежит в пределах 2,2-2,8 эВ при рабочих температурах от 1500 до 1900 К, т. е. несколько выше, чем у ТЬОг, у которой <р=1,6- 1,8 эВ при Граб= 1800--1900 К- Теоретический анализ термодинамических и термохимических свойств этих оксидов [16.5, 16.6] показал, что парциальные давления их компонентов при 2000 К хотя и несколько больше, чем у ТЬОг, но не превышают 10"-10~ Па, т. е. на несколько порядков ниже давления остаточных газов в горелках ламп.

С точки зрения термоэмиссии, как показали исследования, наиболее перспективными являются оксид иттрия и смесь оксидов иттрия и скандия. Характерно, что для данного класса соединений наблюдается уменьшение работы выхода при повышении температуры до 1350-1450 К, после чего с ростом температуры <pt, эВ, растет по обычному линейному закону, кото-



5 Ч-

/эм,% 100

р-0-00-0-0--с

ThOz

БО- д-ч 720

Рис. 16.8. Изменение тока термоэмиссии в зависимости от продолжительности воздействия паров Nal при разных температурах катода из вольфрамовой проволоки, покрытой слоем Y2O3 (а) и ThOs (б):

/- 1000 °С; г-1100; 3- 1200; 4- 1300; 5- 1400; 6-1500; 7 - 1600 °С [16.6]

рый может быть выражен формулой

фт« 1,7+0,7-10-3 Т.

(16.10)

Влияние галогенидов на эмиссионные свойства оксидов Th и РЗМ иттриевой группы изучалось на специальных лампах типа диодов [16.6].

В результате исследований было установлено, что присутствие паров иодидов во многих случаях приводит к значительному снижению тока термоэмиссии и повышению работы выхода, которые вновь восстанавливаются после прогрева до 1600-1800 К в течение 3-5 мин (рис. 16.8).

При воздействии иода максимальное увеличение работы выхода достигает 1,6 эВ; в остальном качественная картина процессов повторяется.

Отсутствие временной задержки начала спада тока термоэмиссии при воздействии паров иодидов, а также быстрое восстановление свойств при высокотемпературном прогреве свидетельствуют об адсорбционном характере процесса.

Химические реакции между материалами электродов и галогенными добавками. В разряде МГЛ создаются весьма благоприятные условия для многочисленных химических реакций между компонентами, входящими в состав наполнения, с одной стороны, и материалами колб, электродов и эмиссионных по-



крытий - с другой. Многие из этих реакций носят транспортный характер, т. е. осуществляют перенос веществ.

Возникающие в осветительных МГЛ транспортные реакции частично были рассмотрены в начале этого параграфа. Однако применение новых наполнений, усложнение состава, изменение соотнощения компонентов и температурных условий требует в каждом случае внимательного анализа ситуации при помощи как расчетных оценок, так и экспериментов. В силу этого разработка каждого нового типа МГЛ до сих пор в значительной мере проводится эмпирически.

В дополнение к изложенному очень кратко остановимся на некоторых транспортных реакциях, протекающих в компактных МГЛ для цветного телевидения (см. § 17 2) и играющих положительную роль. В этих лампах электроды делаются из неактивированного вольфрама и работают в режиме, когда на торцевой поверхности электрода, обращенной к разряду, образуется пленка расплавленного вольфрама. Такой режим обеспечивает устойчивое положение разряда на электродах без катодного пятна. Однако очень высокие температуры приводят к сильному распылению вольфрама, который, оседая на стенках колбы, вызывает их почернение. В чисто ртутном разряде СВД с электродами, работающими в таком режиме, через несколько часов колба практически становится черной и температура ее повышается настолько, что кварцевое стекло размягчается и колба раздувается, а кварцевое стекло быстро рекристаллизу-ется. Введение избытка иода, и особенно брома, в состав наполнения резко уменьшает потемнение колбы за счет протекания регенеративного цикла, переносящего вольфрам обратно на электроды. Важно отметить, что при допустимых температурах кварца йодный регенеративный цикл недостаточен для очистки колбы в течение длительного времени. Активность бромного регенеративного цикла резко возрастает при повышении температуры колбы так, что в этих условиях даже небольших избыточных количеств брома оказывается достаточно для очистки колбы от налета вольфрама. В то же время избыток свободного брома вызывает эрозию более «холодных» зон электродов и перенос вольфрама на наиболее горячие участки электродов, в результате чего на них могут образовываться целые наросты (см. о работе электродов в начале параграфа). Кроме того, бром изменяет спектр ламп так, что его избыток вреден. Поэтому для поддержания нормальных условий работы требуется тщательный подбор состава наполнения и теплового режима электродов и колбы [16.7].

Высокоэффективные компактные МГЛ работают при весьма высоких рабочих температурах кварцевого стекла в течение сотен часов именно благодаря использованию вольфрамового регенеративного цикла.



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