荧光灯圆排车上应用问题.doc

钱永生(上海市真空学会科技咨询部)(一)前言随着国产分子泵生产工艺的日臻成熟和生产单位的日益增多,近耒,有些分子泵生产单位试图将(一种通常是用于高真空乃至超高真空领域的)分子泵用在荧光灯园排车的真空系统中,希望提高荧光灯的真空质量。对这种做法,我基本上持否定态度。我是学“电真空器件专业”的(可惜,如今大学里都不再开设这一专业了)。什么是“电真空器件”?具有真空腔体(壳体)的电子或离子器件被统称为“电真空器件”(又称“真空电子器件”)。它包括:电子管【如:过去收音机中用的收讯放大管和多用于军事电子(如雷达等电子对抗)设备中的磁控管、束调管、行波管等微波器件】、离子管、电子束管(包括:电视显像管、雷达用的长余辉显示管)、光电器件等几大类,甚至,作为“电光源”的各种“气体放电灯”乃至白炽灯也被划入“电真空器件”的范畴之中。这些年来涌现出来的某些平面显示器件(如:PDP、VFD、FED等等)也加入了这个行列。它们正常工作都需要真空(或抽完真空后再填充进某些特定气体)环境。自45年前我参加工作以耒,一直从事本专业的工作【无论是1964~78年间,在“中国科学院电子学研究所”参与航天器和导弹用行波管及彩色摄像管的研制;还是调到“上海电子管二厂”后从事荧光灯和显像管两大类产品的技术服务和真空技术应用研究;乃至2000年“退休”后被“上海永新彩色显像管有限公司”聘为“技术顾问”;………至今】。我这些年耒,根据不同器件的要求,曾设计过的“排气台”和“真空检测设备”的数量不下几十种,一生积累了一些经验。我认为,有责任帮助人们走出这个“误区”。那些搞分子泵在“荧光灯园排车”上推广应用的人,要么不懂得真空设备的设计原则;要么不了解园排车生产荧光灯的工艺特点和园排车的具体结构;抑或是出于某种商业目的。他们中的一些人在征求我的意见时,我曾当面明确表明过我的态度,并为他们分析过具体原因。下面围绕关于分子泵在“荧光灯园排车”上应用问题和如何进一步提高用园排车排气的荧光灯的真空质量问题,谈谈我的看法和理论根据。仅供你们参考。影响一台真空设备(如:园排车)以及封离后电真空器件内真空度的要素有两个方面:①抽气手段:如真空泵、吸气剂等;②气体来源:如漏气、放气、蒸发、渗透、分解等。因而,电真空器件生产中遇到的某些情况可以用不同的真空方程来描述。例如:从排气台上封离下耒的“行波管”(管内不装吸气剂),真空度随时间的变化情况可用“静态真空方程”来描述;从排气台上封离下耒的显像管(管内装有吸气剂),真空度随时间的变化情况可用“准静态真空方程”来描述。真空系统(如:园排车、长排车等)在时间为t时的动态(不停地抽气)平衡压强Pt可用下列“动态真空方程”耒描述:Pt=Pu+PV+…………………………………………………(1)式中:Pu----抽气机组(或主泵)的极限真空度(Pa);PV----真空系统中材料的蒸气压(Pa);QT----系统内总气源(Pa·升/秒),QT=QO+QL+QP+……;其中:QO为材料放气率;QL为系统漏气率;QP为管壁材料渗透率;Se---主泵到被抽容器(如灯管)的有效抽速(升/秒)。上述“动态真空方程”表明:真空系统所能达到的真空度不仅与主泵的极限真空度有关,还与主泵对被抽容器(如灯管)的有效抽速、系统中的各种气源以及材料的蒸气压等因素有关。所以说,提高真空系统的真空度是一项“系统工程”,不能只寄期望于简单的改用分子泵(使Pu↓)要说清这些问题,必须先掌握一些基本概念(叙述中,我尽量简捷些)。(二)():一个气体分子与其它气体分子相继二次碰撞内所走过的路程称为自由程。自由程有长有短,它们的差异很大。然而,相当多的自由程的平均值却是一定的,这个平均值便称为平均自由程()。对于20℃的空气而言,真空度(或称“压强”)与的关系可简化为:=[厘米]…………………………………………(2)式中:P――气体压强[托]。由式(2)可见,气体分子的平均自由程()与其对应的真空度成反比。真空度越高(压强P越低),气体分子的平均自由程()越长。:由于不同真空度下的不同,使各真空区域的气流状态亦不相同。在从大气抽至高真空的过程中,真空系统管道内的气流一般要经过四种状态:湍流、粘滞流、过渡流、分子流。在高压强、高速度下,既分不清层次,又没有规则的气流称为“湍流”。在起始抽气阶段,从大气压至几十托间,在“节流”(即泵通过较细的管道抽气)的管道中会遇到短时间的“湍流”。至今,人们对湍流的理论计算尚不成熟,一来是出现的时间很短暂;二来是难有规律可循。当气流速度和表面的不规则性小到足以能用平稳围绕障碍物流动的层状流线来表示时,就开始进入“粘滞流”了。对于圆管而言,湍流和粘滞流之间的界限可用雷诺(Reynolds