Монокристаллы чистых металлов

Тела накала светотехнических приборов, например осветительных ламп общего и специального назначения, подвергаются высокотемпературному нагреву, термоциклированию, воздействию компонентов остаточной атмос­феры, ударным механическим нагрузкам и т.д. Для их изготовления, как правило, используется проволока из непровисающего вольфрама марки ВА (имеется ряд зарубежных аналогов) Одной из причин перегорания вольфрамовой спирали при термоциклировании является ее локальное переплавление в результате перегрева дефектных мест. Получение однородной монокристал лической структуры и увеличение глубины вакуума могут резко повысить сопротивление тел накала термоциклическому воздействию. Получение однородной монокристаллической структуры и увеличение глубины вакуума резко повышает сопротивление тел накала термоцикли­ческому воздействию и увеличивают их долговечность. В перспективе при применении специальных мер, препятствующих про­висанию, монокристаллическая вольфрамовая проволока может быть ис­пользована для тел накаливания в приборах специального назначения. Подогреватели из монокристаллического воль­фрама после прокаливания не теряли пластичнос­ти. Дли­тельный вакуумный отжиг монокристаллических вольфрамовых подогре­вателей увеличивал их стойкость к термоциклическому воздействию и обес­печивал необходимую долговечность катода при вибрационной и ударной нагрузках.

Наметилась тенденция к применению индивидуальных монокристал­лов тугоплавких металлов в качестве катодов термоэлектронных преобра­зователей энергии — ТЭП. Находят применение такие свой­ства монокристаллов вольфрама и молибдена, как: устойчивость к рекрис­таллизации (вплоть до температуры плавления), совместимость с ядерным горючим, стойкость к облучению, термоциклированию, а также повышен­ное сопротивление ползучести, устойчивость к воздействию цезиевой плаз­мы (выше 1000 °С цезий «пропотевает» через границы поликристаллов). Используется анизотропия термоэлектронной эмиссии.

Создается возможность их применения в электротехнике, например в качестве мощных электроконтактов. Замена воль­фрама технической чистоты на высокочистые ориентированные монокри­сталлы вольфрама в детекторах атомных пучков позволило избавиться от шумовых всплесков фонового тока и значительно повысить реальное отношение сигнал/шум атомно-лучевых трубок (АЛТ). В противоположность поликристаллическим образцам эмиссия монокристаллов вольфрама стабильна во всем ин­тервале температур, ионный ток монотонно увеличивается с ростом тем­пературы. Анализ результатов исследования показывает, что причиной стабильной эмиссии монокристаллического вольфрама явля­ются его более высокая по срав­нению с поликристаллами чис­тота по примесям, отсутствие большеугловых границ, низкое содержание и равномерное рас­пределение щелочных металлов. Метрологические характеристи­ки разработанной АЛТ и репера частоты на ее основе находятся на уровне лучших мировых до­стижений. Это позволяет суще­ственно повысить точность и ста­бильность эталонов времени и частоты. Монокристаллы вольфрама эффективно используются в качестве эмит­теров в детекторах атомных пучков, в ионных источниках масс-спектро­метров, а также во всех случаях, где всплески ионного тока примесей вы­зывают нежелательные эффекты.

Использование вольфрамовой и молибденовой проволоки с монокристаллической структурой в качестве электродов термоэлектрических преоб­разователей позволило поднять температурный потолок измерений с 1300 до 2000 °С при погрешности ±10 °С, обеспечило стабильность эксплуатаци­онных параметров термометрии преобразователей в течение шести лет. Сообщается об опыте применения монокристаллов молибдена в качестве холодных катодов газоразрядных приборов (стабилитронов). Эти приборы показали высокую стабильность электрических параметров. Устойчивость монокристаллов тугоплавких металлов при работе в плаз­ме цезия и других щелочных металлов, а также водорода очень важна для катодопреобразователей тепловой энергии в электрическую и деталей газо­разрядных приборов. Элементы приборов могут изготавливаться как непосредственно из мо­нокристаллов металлов, так и из полуфабрикатов, полученных пластичес­кой деформацией монокристаллов. В наследство от металлического монокристалла при правильных режимах ме­ханической и термической обработок сохраняются технологическая плас­тичность и низкое газоотделение.

Плющенка из монокристаллов молибдена нашла применение для изго­товления спиральных замедляющих систем (лампы бегущей волны). Плющенка из вы­сокочистых монокристаллов молибдена характеризуется повышенной тех­нологической пластичностью, низким газоотделением и высокой формоустойчивостыо. В отличие от поликристаллического молибдена технической чистоты витки из монокристаллической плющенки благодаря высокой плас­тичности ложатся на керн широкой плоскостью, что позволяет получать точ­ный размер спирали по диаметру (рисунок 1.8). Это позволило изготавливать из нее спирали с большой точностью, резко увеличить надежность и срок службы приборов. Низкое газоотделение спирали из монокристаллического молибдена обеспечивает меньшее запыление прибора и снижает потери мощ­ности при работе. Высокая формоустойчивость надежно обеспечивает тре­буемую долговечность без изменения выходных параметров.

Лента, фольга, проволока из монокристаллов молибдена могут исполь­зоваться в качестве катодов, анодов, ламелей, сеток, подогревателей и дру­гих деталей электровакуумных приборов. Помимо высокой пластич­ности, способности к глубокой вытяжке, сварке и пайке привлекательными свойствами монокристаллического молибдена являются отсутствие газовыделения при работе в вакууме и сохранение формоустойчивости при высоких температурах. Поэтому он все шире применяется в качестве ма­териала деталей и отдельных узлов электровакуумных приборов. Полу­фабрикаты из монокристаллов мо­либдена и вольфрама можно с ус­пехом применять для деталей при­боров электронной техники, кото­рые предъявляют повышенные требования к чистоте материалов и стабильности их свойств. Тех­нологичность этих материалов (особенно молибдена) обеспечива­ет возможность изготовления из них изделий сложной конфигура­ции, а высокая чистота по приме­сям внедрения — долговечность и надежность работы электровакуум­ных приборов. Применение ленты, фольги и проволоки из монокристал­лов вольфрама и молибдена позволило в десятки раз увеличить срок служ­бы существующих электровакуумных приборов и создать новые приборы повышенных чувствительности и надежности.

Поиск по сайту: