真空管技術知識

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真空管(電子管)的結構

真空管(電子管AUDIO TUBE)是一種利用在真空中或稀薄氣體中放電現象的器件,因此也廣義地稱 “電真空器件”。它主要由接受電子的陽極,發射電子的陰極,控制電子的柵極,芯柱及玻殼等主要部件組成。
另件是指那些未經過裝配工序而製造成的結構元件,如柵極、陽極、雲母片、管殼等。而元件是由二個以上的另件所組合而成的結構元件,如裝架好的管芯、束射屏等。將另件和元件結合起來而成為有價值的結構,就稱為器件,如製成後的真空管(電子管)。

陽極(屏極 PLATE)

在真空管(電子管)中,陽極是一個作為接收電子的元件,因此由於它受高速電子的撞擊,以及加上陰極和柵極的熱輻射,所以陽極在工作中時常處於較高的溫度,為此設計陽極結構以及選用陽極材料變得尤為重要,陽極要能承受足夠的耗散功率。
真空管(電子管)陽極散熱分為自然冷卻和強迫冷卻兩大類。大功率管有水冷、風冷、油冷外加散熱器等冷卻方式。收訊放大管都為氧化物陰極,對於這類真空管(電子管)陽極,基本上都是採用自然冷卻法,要求在工作時最高溫度不能超過400-500℃,否則會引起陰極過熱。

陰極(CATHODE)

陰極是真空管(電子管)中最重要的元件,整個管子的工作取決於它的特性,其壽命也由陰極的工作期限所決定,作為電子發射源的陰極,往往被認為是真空管(電子管)的心臟。真空管(電子管)是利用熱電子發射,熱電子發射陰極可分為三類,即純金屬陰極,被膜陰極和半導體陰極。
1、純金屬陰極中主要是指鎢陰極。這是由於鎢的熔點高,蒸發率小,具有穩定的電子發射,能耐正離子的轟擊和製造簡單,它的最大缺點是效率低,主要應用於大型功率震盪管中。
2、被膜陰極主要是指釷鎢陰極。它和純金屬陰極一樣都採用直接加熱及製造簡單。它的缺點是①釷的蒸發率大,限制了運用溫度的提高,發射效率受到了限制。②對氣體非常敏感。③燈絲脆弱易斷。
曙光真空管(電子管)廠目前採用的是經過碳化處理的釷鎢陰極和釷鎢陰極相比有許多優點,發射效率高,性能穩定,不怕正離子轟擊,對氣體也不太敏感。
3、半導體陰極主要是指氧化物陰極。優點是表面逸出功低,發射效率要比鎢陰極及釷鎢陰極高得多,有很大的電流密度,工作溫度相對較低,但它製造工藝複雜,一般需要外給加熱裝置—燈絲。環境溫濕度真空衛生要求嚴格,它廣泛用於收訊放大管和小功率震盪管中。

柵極 (GRID)
柵極是真空管(電子管)中起著控制電子的作用,其結構大多是柵欄狀或網狀,柵極是真空管(電子管)的重要另件。它要求有較高機械強度,否則由於柵極與陰極之間距離或柵極螺距的變化,都會引起真空管(電子管)特性跨導或放大係數很大的變化,並當真空管(電子管)受振盪後還會引起微音及其他雜音,不潔淨的柵極還會引起返柵流和離子流。

引出線

真空管(電子管)是一密封的器件,而真空管(電子管)的工作又必須和外界要有電的聯繫,為此在真空管(電子管)的管殼上(即芯柱部分)總是封有引出線,使內部電極有導線延伸于管外以便能和外電路相接。引出線的形式有以下幾種:
(一)三節引線 鎳絲—杜美絲—銅絲
(二)二節引線 鎢杆(或鉬杆)—絞銅絲
杜美絲—鎳絲
(三)單節引線 鎢杆或鉬杆
(四)特殊形狀的引線:在真空管(電子管)中,有時為了解決耐高壓和漏電,要將引出端分開。故在有些真空管(電子管)中,柵極或陽極引出線往往是從玻殼頂部或側部引出。

吸氣劑

真空管(電子管)一般都要有較高的真空度,例如需要10-4 Pa的壓強,不這樣管子就無法正常工作。但是這樣高的真空度,通常就不能單純依靠真空系統來獲得,而常需要吸氣劑的説明。因此吸氣劑的第一個作用就像一個輔助真空泵,借此提高真空度。其次真空管(電子管)封離後常存在一些氣體,加上管子在運用時,管內元件也可能逸出一部分氣體,所有這些氣體都不能自行排出管外,它只能使用吸氣劑才能達到去除氣體目的。吸氣劑一般採用鋇膜,也有使用鋇鋁,鋯鋁吸氣劑的。

真空管(電子管)生產的特點

真空管(電子管)生產與其他工業生產比較,它有很多特有性質。
(一)涵蓋的技術廣
1、真空技術 2、玻璃技術 3、機械技術
4、化學技術 5、無線電技術 6、冶金技術

(二)材料種類繁多

1、金屬材料:鎢、鉬、銅、鎳、鐵、汞、鋯、鈦等,以及鎢鉬、鎳錳、鉻銅、鐵鎳鈷等合金,及鍍鎳、塗金、塗銀、噴鋯、噴鈦、噴碳等工藝複合材料。
2、化學材料:酒精、醋酸丁酯、苛性鈉、硝酸鋇、丙酮、硝棉等。
3、絕緣材料:雲母、陶瓷、膠木、石英以及玻璃等。
4、工業氣體:氫氣、氧氣、氮氣、天燃氣、水蒸氣、淨化壓縮空氣等。

(三)良好的真空環境
真空管(電子管)在製造時要高度清潔,這是保證真空管(電子管)產品品質的首要條件,特別是陰極製造和裝架間,防塵埃級別較高,員工須嚴格遵守真空衛生制度,例如:洗手、更衣、換鞋、戴帽等。

玻璃與金屬封接

在真空管(電子管)生產中,玻璃與金屬的封接是一個很重要的製造環節。封接除了要求在機械強度上堅固外,更重要的必須有良好的真空氣密性和必要的熱穩定性。必須選用玻璃和金屬的膨脹係數極其接近的材料,使玻璃和金屬可直接封接,並確保玻璃內的應力可被控制在安全範圍內,這樣玻璃就不會因應力而碎裂。
真空管(電子管)裝架及要求
真空管(電子管)裝架就是把真空管(電子管)零件按要求裝配成真空管(電子管),即把燈絲、陰極、柵極、束射屏、陽極以及吸氣劑等,按順序裝到雲母片上,並把各電極相應的連接在芯柱的導絲上的過程。其要求:
1、裝架間潔淨度的要求
2、電極形狀完整性的要求
3、裝配的準確性的要求
4、另件聯接及固定牢固性的要求
5、自檢互檢的要求
6、送出檢驗的要求

封口排氣的目的

真空管(電子管)封口就是將裝配的芯和管殼封接起來的一個工序,封口後的真空管(電子管)只剩下排氣管與外界大氣相通,以供抽真空之用。排氣時按規定加上燈絲、陽極柵極電壓,用高頻對金屬零件進行加熱,對陰極進行分解、啟動處理,不僅使管內氣體、另件表面所吸附的一些氣體被排去,而且另件內部的氣體亦要徹底清除,使真空管(電子管)在工作時,不再由另件中再放出氣體而破壞真空度。

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