Способ определения остаточного ресурса электронно-лучевых трубок

 

Использование: в электронных вакуумных приборах при испытании и прогнозировании долговечности электроннолучевых трубок /ЭЛТ/, в т.ч. после длительного срока хранения. Сущность изобретения: на начальном этапе измерения производят нагрев катода до температуры 900 - 1000°С в течение 0,5 времени готовности катода. Затем определяют давление остаточных газов после нагрева и через 30 - 50 с и определяют величину остаточного ресурса трубки из приведенного соотношения. 1 табл.

Изобретение относится к производству электровакуумных приборов, а именно к методам испытания и прогнозирования долговечности электроннолучевых трубок (ЭЛТ), в т.ч. после длительного срока хранения.

При достаточно хорошей герметичности оболочки ЭЛТ скорость изменения давления остаточных газов dP/dt определяется скоростью газовыделения внутренних элементов ЭЛТ dQ/dt и скоростью поглощения этих газов газопоглотителем и внутренними поверхностями dε /dt, причем высокая работоспособность ЭЛТ обеспечивается, если скорость поглощения газов выше скорости газовыделения, т. е. dε /dt > dQ/dt. Определение этого соотношения является существенным для ЭЛТ в ЗИПах или на складах при производстве, так как в процессе хранения происходит потеря сорбционной емкости газопоглотителя и соответственно срока службы прибора.

Известен способ определения долговечности прибора по предельному давлению остаточных газов [1]. Долговечность по этому способу определяется из соотношения: t= U , где U - объем прибора; Q - количество натекшего газа; Р_пр - предельное давление остаточных газов, при котором еще сохраняется работоспособность прибора.

Недостатком этого способа является то, что при этом не учитывается сорбционная способность газопоглотителя и внутренние газовыделения ЭЛТ.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ испытания ЭЛТ [2]. Способ заключается в измерении давления остаточных газов ЭЛТ на I и II испытаниях. Используется при испытаниях на срок службы, а также при анализах причин отказов ЭЛТ. Давление остаточных газов определяется по формуле Р = К ˙ I_i⁺, где Р - давление остаточных газов; I_i⁺ - ток положительных ионов; К - коэффициент, зависящий от конструкции ЭОС электроннолучевой трубки.

Измерения давления остаточных газов производят после прогрева ЭЛТ и установления электронного тока согласно таблице значений в нормативно-технической документации для каждого типа ЭЛТ.

Ионный ток I_i⁺ определяют как разницу между суммарным током коллектора I , измеряемой при установившемся электронном токе и током утечки I_ут, измеряемом в цепи коллектора при запертой ЭЛТ. Роль коллектора выполняет один из электродов ЭЛТ.

Отработка приборов по давлению остаточных газов ведется по нормам, установленным в нормативно-технической документации.

Недостатком данного способа является то, что измерение давления остаточных газов производится однократно в статическом режиме без оценки его изменения при создании форсированного гажения элементов ЭЛТ и учета поглощения выделившихся газов газопоглотителем, что не дает возможности определить остаточный ресурс прибора.

По предлагаемому способу определения остаточного ресурса ЭЛТ, включающему измерение тока эмиссии катода и давления остаточных газов, согласно изобретению, на начальном этапе измерения производят форсированный нагрев катода до температуры 900-1000^оС в течение 0,5 времени его готовности подачей напряжения на подогреватель катода, равного 1,35-1,45 U_нном, и измеряют давление остаточных газов Р_о, затем через 30-50 с производят измерение давления Р₁ и определяют величину остаточного ресурса Т_о.р из соотношения T_о.р= ln , где К - константа, равная (2,5-4,5) ˙ 10^-3, ч.мм рт. ст; Р_о - давление остаточных газов после формированного нагрева катода в течение 0,5 времени готовности катода, мм рт.ст; Р₁ - давление остаточных газов в ЭЛТ через 30-50 с после форсированного прогрева катода, мм рт.ст;
Р_р - давление остаточных газов, которые измеряется после включения прибора в рабочий режим, мм рт.ст.

Сопоставительный анализ показывает, что предложенный способ отличается от прототипа тем, что на начальном этапе измерения производят формированный нагрев катода в течение 0,5 времени его готовности подачей напряжения на подогреватель катода, равного 1,35-1,45 U_нном, и измеряют давление остаточных газов Р_о, затем через 30-50 с производят измерение давления Р₁ и определяют величину остаточного ресурса из соотношения
T_о.р= ln ,
Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают предлагаемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

Сущность предлагаемого способа испытания ЭЛТ заключается в определении сорбционного ресурса газопоглотителя и соответственно прибора по скорости поглощения газов после кратковременного прогрева катода. При хранении ЭЛТ катодно-подогревательный узел и прежде всего оксидное покрытие катода сорбирует остаточные газы и при их десорбции нагревом давление в приборе резко повышается. Если сорбционная активность и емкость газопоглотителя высокая, то после отключения нагрева катода, вакуум в приборе повышается. Скорость падения давления остаточных газов является мерой остаточного ресурса газопоглотителя и соответственно прибора.

Признак о температуре нагрева катода напряжением U_н = 1,35-1,45U_нном выбран, исходя из необходимости получения газового взрыва, т.е. полной дегазации катодно-подогревательного узла.

Признак о времени нагрева катода выбран, исходя из конструктивных особенностей ЭЛТ, т.е. массивности катодно-подогревательного узла. Время готовности ЭЛТ составляет 7-15 с. Поскольку дегазация катода на начальном этапе производится при температуре выше рабочей, то рост температуры катода проходит быстрее и время дегазации принимаем равным 0,5 готовности катода.

Определение остаточного ресурса прибора по данным измерения изменения давления остаточных газов (T_о.р= ln ,) получено экспериментально. Точность полученных результатов для конкретного типа ЭЛТ зависит от величины коэффициента К, которая установлена на основе обработки статического материала.

П р и м е р. Опробование способа было проведено на осциллографических ЭЛТ типа 11Л05В, 17Л04И после 2 лет хранения. Перед началом измерения давления остаточных газов и тока эмиссии на подогреватель катода подается напряжение 9,0 В в течение 10 с. Затем ЭЛТ включается в номинальный режим подогрева катода U_н = 6,3 В и при этом производится измерение начального давления остаточных газов Р_о и давления Р₁ через 40 с. Давление Р_р измерялось после включения прибора в номинальный режим и засветки экрана электронным лучом. Результаты измерений и расчетов остаточного ресурса ЭЛТ сведены в таблицу. K=3,5·10^-3r·мм рт.ст.

Как видно из таблицы в приборах 2 и 5 после дегазации давление почти не понизилось, следовательно ресурс газопоглотителя уже израсходован и долговечность прибора в таких вакуумных условиях будет низкой (соответственно 953 ч и 402 ч).

Приборы 1 и 3 имеют высокий конечный вакуум Р1 и большой перепад давления после прогрева катода. Соответственно они имеют высокий остаточный ресурс (12530 ч и 7000 ч).

Использование предлагаемого способа испытания электроннолучевых трубок обеспечивает повышение надежности и уменьшение отказов при эксплуатации ЭЛТ после хранения.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫХ ТРУБОК, включающий двукратное последовательное определение давления остаточных газов по результатам измерения суммарного тока коллектора электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) при установившемся электронном токе и тока утечки, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности способа, предварительно производят форсированный нагрев катода ЭЛТ до 900 - 1000^oС путем подачи повышенного напряжения на подогреватель катода в течение половины временного интервала готовности ЭЛТ, определение давления остаточных газов производят непосредственно после и через 30 - 50 с после форсированного нагрева катода ЭЛТ, а остаточный ресурс T_о.р ЭЛТ определяют из соотношений

K=(2,5-4,5)·10^-3 мм рт.ст.
P_i=K(I_Σ-I_ут),
где T_о.р - величина остаточного ресурса ЭЛТ;
P_р, P_о и P₁ - давление остаточных газов в рабочем режиме; непосредственно после и через 30 - 50 с после форсированного нагрева катода ЭЛТ;
I_Σ, I_ут - суммарный ток коллектора и ток утечки ЭЛТ трубки соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1