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吸气剂,也称消气剂,英文名getter,是用来获得、维持真空以及纯化气体等,能有效地吸着某些(种)气体分子的制剂或装置的通称。有粉状、碟状、带状、管状、环状、杯状等多种形式。

主要作用

吸气剂大量应用于真空电子器件中,为器件创造了良好的工作环
境,稳定了器件的特性参量,对器件的性能及使用寿命有重要的影响:
①短时间内提高真空器件的真空度(达10-4帕以上),在器件的排气封离后和老炼过程中消除残余的和重新释放的气体,有利于缩短排气时间;
②在器件的储存和工作期间维持一定的真空度;
③吸收器件在启动和反常工作时的突发性放气,有效地保护阴极等敏感元件。

分类

①蒸散型吸气剂,也称为扩散型或闪烧型:
需要对吸气金属加热后蒸散出来形成吸气薄膜。以钡、锶、镁、钙为主体材料,典型蒸散型吸气剂常用的有钡铝镍吸气剂和掺氮吸气剂。钡铝镍吸气剂广泛用于各类功率发射管、振荡管、摄像管、显像管、太阳能集热管等器件中。一些显像管中使用的是渗氮的钡铝吸气剂,它在蒸散放热反应中放出大量的氮气,在大量钡蒸散时由于与氮分子的碰撞,使吸气剂钡膜不致附着在屏面或荫罩上面而是集聚在管颈周围,不但吸气性能好,还提高了屏的亮度。
②非蒸散型吸气剂:
不需要把吸气金属蒸散出来,通过对吸气金属表面激活使其具有吸气能力而是。目前常以为主体。是体积型的吸气剂(涂层型),它分为单质体积型、合金体积型、大比表面积型三种。它们适于应用在不能使用膜吸气的场合。例如:器件体积很小,无合适的蒸散沉膜表面,怕漏电和怕引入寄生电容的器件以及工作温度高的器件等均不能用蒸散型吸气剂。一般把它制成片状或带状,广泛用于功率管、磁控管、真空继电器、气体激光器、吸气泵、真空保温容器、X光管、图象转换器、摄像管磁控管、静电悬浮陀螺仪、心脏起搏器等装置中。典型非蒸散型吸气剂常用的有:锆铝16、锆钒铁和锆石墨等。 根据制备工艺,大致分为以下几类:
直接破碎型
这种吸气材料经过合金熔炼、破碎、粉制、压制成型后不需要烧结就可以直接使用,如Zr-Al、Zr-V-Fe吸气材料等。这种吸气材料使用工艺简单,成本低的优点,但是不经过烧结,机械强度不够好,在振动条件下使用容易掉粉,此类吸气材料多应用于不要求振动的环境下。
涂覆型
这种吸气材料经合金熔炼、破碎、制粉与成型剂混合调制成浆状,直接涂覆在所需要材料或器件的表面,激活后使用。
多孔烧结型
这一类吸气材料在压制成型后需要经过高温、高真空烧结,即用粉末冶金的方法制备,与直接破碎型相比,由于此类吸气材料经过了高温,高真空烧结,因此其机械强度较好,并且还具有品种多的优点,多用于条件较高的特殊电真空器件上。但相对其他种类的吸气材料,其工艺复杂,成本相对较高。
氢化粉碎型
传统的吸气材料熔炼合金铸造后是通过机械破碎的方法粉制的,然而对一些不易破碎,并且在机械破碎中容易自燃和氧化的合金而言,采用氢化法粉碎能避免以上缺点。这一方法是将熔炼好的合金锭放入容器中,预先抽真空并冲入大量的氢气,一定时间后,铸锭强烈吸氢,产生氢脆粉化而制得。
③复合型吸气剂:由蒸散型与非蒸散型吸气剂混合在一起的。如释放汞的吸气剂,它既能释放出汞金属,又能吸气的,这种吸气剂就称为复合型吸气剂。典型复合型吸气剂还有碱金属释放剂(碱源)。

吸气机理

蒸散型吸气剂吸气过程有三个主要作用因素:蒸散吸气、表面吸附和内部扩散,三者之间的关系:首先是蒸散吸气,表面吸附孕育着扩散因素,内部扩散必须以表面吸附为前提。非散型吸气剂的吸所过程:表面吸附,内部扩散。
①蒸散吸气:
在受热蒸散时,飞溅出来的钡原子与管内空间的气体分子相碰撞,在碰撞过程中有的钡原子仅仅改变其蒸散方向,有的则与气体分子起化学作用,产生相应的化合物,并且沉积在管壳内表面上。结果管内空间的气体浓度减少了,残余气体大部分被吸收了。
②表面吸附:
当气体分子碰撞固体表面时,它可能被弹回,也可能被吸附,被吸附的分子可能被吸附得很牢,也可能只被很微弱的力所束缚。
(1)范德华力:物理吸附
(2)剩余价力:化学吸收
③内部扩散:
表面吸附的气体,具有较大的表面迁移率,它可以迅速地在整个表面上扩散开来。随着表面扩散的进行,在一定的条件下,表面吸附的气体将进一步向吸气金属内部进行体扩散。体扩散的形式有:
(1)深入金属表面凹陷或损伤部位;
(2)浸入晶界之间;
(3)扩散到结晶本身的缺陷之中;
(4)和金属化合成金属间化合物;
(5)和金属形成固溶体。

激活与再生

吸气剂的激活

在温度较低时,气体向内扩散的速度很小,扩散速度曲线明显左移;而在大气压力之下,表面吸附速度却大为提高,扩散速度曲线明显右移。这样,吸气剂明显地处于扩散决定区,于是在吸气剂表面形成很薄的气体吸附层气膜,它在常温下来不及向体内扩散,从而这一层气膜阻止了吸气剂与气体的进一步作用,所以说吸气剂在这种情况下是十分稳定的。
在吸气剂充分发挥其对流活性气体的吸着作用之前,必须首先清除这一层气膜。这一工艺过程称为激活。吸气剂的激活可以通过降低吸气剂表面的气体压力P、提高吸气剂的T并维持一定时间t来实现,P、T、t这三个因素的组合,称为激活条件。

吸气剂的再生

吸气剂一经激活,当它暴露在所要抽除的气体之中时,即能产生抽气作用。一般来说,氢气是均匀地散布在整个吸气剂体积中,其它的活性气体集中于接近表面处,结果导致对气体的吸着速度逐步下降。到吸气剂表面出现了气体分子的积累,受到了严重的污染,活性消失,吸气剂的一次使用寿命终了。如果提高温度,扩散速度重新提高,表面活性可得到部分的恢复,吸着速度重新提高。保持一些时间,使扩散速度大于表面吸附速度,则表面活性可得以恢复,这称为吸气剂的加温再生法。同理,如果吸气剂温度保持不变,而是降低吸气剂周围的气体压力P,使恒定的表面吸附速度大大下降,也可以使吸气剂表面活性恢复,吸着速度回升,这就称为吸气剂的降压再生法。

应用领域

吸气剂技术对于获得良好的管内真空气氛,具有经济、简便、有效、持久等特点,它对于研制和生产长寿命、高可靠、优性能的电真空器件起着相当重要的作用。它不仅广泛应用于电真空器件,如收讯放大管,功率发射管,黑白或彩色电视显像管、示波管、摄象管、行波管、日光灯和高压放电灯等,而且还应用于光电阴极的制造,原子能反应堆,可控核聚变装置,气体激光器,稀有气体的净化,高真空获得等领域。
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- 来自原声例句
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