CN1992128A - 显像管内吸气剂钡膜吸气能力测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种显像管内吸气剂钡膜吸气能力测试装置及方法，其技术方案为装置包括取样系统、通用含气系数测试仪、进气端压力测量仪、测试数据自动处理系统、超高质谱分析与抽气系统和试验气体供气、贮存和稳压系统；测试方法包括预处理、残气分析、充入CO气体，测量管子进气端压力和管内压力，计算吸气速率和吸气容量。本发明以成品彩色显像管作为被测容器，采用显像管电子枪作为测量管内真空度的传感器。本发明应用于对彩显管内吸气剂钡膜的吸气能力作一个准确、便捷、快速的测试。

Description

显像管内吸气剂钡膜吸气能力测试装置及方法

技术领域

本发明涉及彩色显像管制造过程中的测试装置及方法，尤其涉及一种彩色显像管内吸气剂钡膜吸气能力的测试装置和方法。

背景技术

彩色显像管是电视机的核心部件，而阴极又是彩色显像管的“心脏”，其发射电子能力的衰退将会引起图像亮度下降、对比度淡化、清晰度变差，最终导致“寿终”，即失效。研究表明，阴极发射不良往往是由于管内真空度下降，引起阴极中毒、溅射而造成的。成品显像管内的真空状态属于“准静态”，管内真空度不仅取决于封离真空度、管内材料放气，还与吸气剂的吸气能力有关。在显像管的大批量生产中，考虑到生产效率，管子的封离真空度不可能很高，管内材料的放气，尤其是在电子束扫屏过程中荧光屏材料的放气难于避免。为长期保持管内良好的真空质量，必须选用吸气能力优良的吸气剂以确保充分发挥其吸气效能。

彩色显像管中使用的是蒸散型钡吸气剂，它的吸气作用除了管子制造过程中的蒸散吸气外，主要是以蒸散后沉积在显像管锥体内壁及相关部件(如内磁屏蔽)上的钡膜通过物理化学的方法来吸除残余气体。吸气剂是用来吸除管内气源(主要是扫屏时放气)所释放出的气体、维持并提高管内真空度、保护阴极免受损伤、确保显像管在寿命期内正常工作的关键部件。吸气剂钡膜沉积的位置、面积与微观结构(气孔率，即“比表面积”)是决定其吸气性能的关键条件，而吸气剂蒸散后在管内所形成的钡膜的吸气能力好坏又将直接影响显像管的性能和寿命。

因此，在监控彩色显像管生产质量的过程中，需要对彩显管的真空质量作测试，尤其要对彩显管内吸气剂钡膜的吸气能力作一个准确、便捷、快速的测试。

发明内容

本发明的目的在于满足了吸气剂钡膜吸气能力测试上的要求，提供了一种显像管内吸气剂钡膜吸气能力测试装置及方法，它能快速而准确地测出吸气剂钡膜的吸气能力，缩短测试时间，提高测试效率。

本发明的技术方案为：一种显像管内吸气剂钡膜吸气能力测试装置，其中，所述测试装置包括：

取样系统，包括被测显像管、取样玻管、击破锤、磁铁，所述被测显像管为成品彩色显像管，所述显像管的锥体部分有一凹坑，所述凹坑上连接一段所述取样玻管，所述击破锤在管外所述磁铁的吸引下沿所述取样玻管内移动；

通用含气系数测试仪，所述测试仪经真空校准且与所述显像管中的电子枪连接，所述电子枪是所述通用含气系数测试仪的传感器，所述通用含气系数测试仪用于连续测量所述被测显像管内的含气系数值及真空度；

进气端压力测量仪，包括B-A规和超高真空计，所述B-A规是进气端压力的传感器，所述B-A规连接在所述取样系统的管道上，用于采集所述被测显像管进气端的压力，所述超高真空计用于显示所述B-A规测得的压力值。

测试数据自动处理系统，所述系统分别与所述通用含气系数测试仪和所述超高真空计连接，用于接收采集的数据，计算所述钡膜的瞬时吸气速率和累计吸气量；

超高质谱分析与抽气系统包括抽气装置、质谱分析室、质谱计和超高真空电离规，所述抽气装置通过阀门分别与所述取样系统和质谱分析室连接，所述质谱分析室通过阀门分别与所述取样系统和质谱计连接，所述超高真空电离规与所述质谱分析室连通；

试验气体供气、贮存和稳压系统，包括供气装置、减压器、减压阀、贮气室、真空电离规、压阻规、高真空抽气系统，所述供气装置的出气端连接所述减压器，所述减压器通过所述减压阀与所述贮气室连通，所述真空电离规和压阻规连接所述贮气室，所述高真空抽气系统通过阀门与所述贮气室连接，所述贮气室通过微调阀与所述质谱分析室连接。

上述的测试装置，其中，所述凹坑的直径为6mm，剩余壁厚为0.5mm，所述取样玻管通过密封胶粘接在所述凹坑周围；所述取样玻管的顶端在测试过程中用于贮存所述击破锤，所述击破锤采用铁磁性材料。

上述的测试装置，其中，所述抽气装置包括顺序相连的机械泵、吸附阱、涡轮分子泵以及并联的离子泵，所述涡轮分子泵分别通过阀门与所述取样系统和质谱分析室连通，所述离子泵通过阀门与所述质谱分析室连通。

上述的测试装置，其中，所述通用含气系数测试仪与所述超高真空计经标准的动平衡比对校准系统校准。

采用上述测试装置的钡膜吸气能力测试方法，其中，包括以下步骤：

(a)预处理，采用加热烘烤和抽取气体的方式提高取样系统和质谱分析室的真空度，接着用超高真空电离规检测含取样玻管的质谱分析室内的真空度，若符合设定的要求则进入步骤(b)；

(b)残气分析，采用成品彩色显像管作为被测管，用击破锤击破显像管锥体上凹坑底部的薄壁，使显像管内的气体扩散至取样系统和质谱分析室，测出此时的真空度和各气体的分压力；

(c)用抽气系统抽取被测显像管、取样系统和质谱分析室内的残余气体，提高真空度；

(d)隔离被测显像管与抽气系统，隔离质谱计、离子泵与质谱分析室；

(e)把试验气体充入质谱分析室中，同时稳定质谱分析室内的试验气体气压；

(f)开启通用含气系数测试仪和超高真空计，把显像管内的电子枪作为所述通用含气系数测试仪的传感器，接着使试验气体进入被测显像管内，在超高真空计的测量值保持稳定的同时使用通用含气系数测试仪测量被测显像管内的含气系数值和压力值，由测试数据自动处理系统实时计算钡膜吸气速率和累计吸气量，当终端吸气速率降到设定值后，测试停止。

上述的吸气能力测试方法，其中，在步骤(a)中，先使用抽气系统对取样玻管抽真空并以250℃加热超过8小时，再对取样系统和质谱分析室以250℃加热10-12小时。

上述的吸气能力测试方法，其中，所述步骤(a)中，所述设定的要求是含取样玻管的质谱分析室内的压力值小于等于10^-7Pa量级。

上述的吸气能力测试方法，其中，所述步骤(c)中，将真空度提高至含气系数小于等于0.002。

上述的吸气能力测试方法，其中，所述步骤(e)中，试验气体气压稳定在1.3×10^-1Pa。

上述的吸气能力测试方法，其中，所述步骤(f)中，所述超高真空计的测量值稳定在9×10^-2Pa，至吸气速率为1L/s时测试结束。

本发明的有益效果是：本发明以成品彩色显像管作为测试容器，用经过真空校准的GR计充当Pg(管内压力)测量仪器，用显像管内的电子枪作为Pg测量仪器的传感器，还使用测试数据自动采集、贮存和处理系统处理采集数据实时计算当前吸气速率和累计吸气量。本发明能在较短时间内测量出彩色显像管内吸气剂钡膜的吸气能力，用以判定彩色显像管的内在质量，预估因真空因素导致失效的显像管寿命水平，信息反馈速度快，更能及时反映工艺或材料变更对成品显像管带来的影响；还能用来比较不同厂家生产的吸气剂吸气性能的优劣、客观评价彩色显像管各条生产线工程能力利用率的合理性以及为管子寿终机理分析提供可靠的测试数据。

附图说明

图1是本发明彩色显像管吸气剂钡膜吸气性能测试装置的示意图。

图2是本发明被测显像管取样装置的示意图。

图3是本发明彩色显像管吸气剂钡膜吸气性能测试方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

图1示出了本发明钡膜吸气性能的测试装置。如图1所示，取样系统主要由被测显像管7、取样玻管12、击破锤9组成。在本发明中，被测显像管7不是空白玻管，而是成品的彩色显像管。请再参阅图2，在被测彩显管锥体某位置上钻出了一个凹坑40，该凹坑40的直径为6mm、剩余壁厚为0.5mm。用低蒸汽压的环氧树脂封胶11将一段取样玻管12粘接在凹坑40周围。在取样玻管12内还放置了击破锤9，击破锤9采用铁磁性材料制作，锥体向下设置。回到图1，在取样玻管12侧壁上开有一圆孔，该圆孔熔接一段大致为∩型的管道。取样玻管12顶端用于存放击破锤9，存放处称为存放管10。在取样玻管12外侧设置一块磁铁，该磁铁控制击破锤9在取样玻管12中移动。

通用含气系数测试仪4的测量电缆接在被测彩显管7的电子枪插座上，电子枪作为通用含气系数测试仪4的传感器，用于连续测量管内的含气系数和真空度。测试仪特点如下：①经标准的动平衡比对校准系统校准，不仅可以根据各种管型的测试条件(电参数)分别测出被测管的GR值(含气系数值)，还能显示相应的管内真空度；②仪器不仅可以自动完成单次GR值的测试，还可以“周期”性进行测试。其测试“周期”分为多档，当“选择开关”置于“连续”档时，仪器可不断地显示并输出所测得的GR值和相应的管内真空度(P值)，其数据循环采集周期为10秒；③在测试过程中，本仪器可连续将测得的不断变化着的GR值和P值显示并输至处理系统，此时它还承担测试管内真空度(Pg)的作用。

进气端压力测量仪，由B-A规G2和带RS232串行口的数显超高真空计5承担。B-A规G2作为超高真空计5的传感器，连接在取样系统的管道上，用于采集被测显像管7进气端的压力。真空计5的量程拓宽后为10^-1-10^-8Pa。规管G2及超高真空计5经标准的动平衡比对校准系统校准，采集的数据由RS232输至电脑贮存。

测试数据自动处理系统6是一台微机，与通用含气系数测试仪4和超高真空计5连接，用于接收两者采集来的数据，并根据设定的程序处理数据，实时计算吸气剂钡膜的当前吸气速率和累计吸气量。

超高质谱分析与抽气系统包括抽气装置、质谱分析室25、四极质谱计26和超高真空电离规27。抽气装置中，机械泵21、吸附阱22和涡轮分子泵23顺序连成一体，与之并联的是离子泵24。质谱分析室25经阀门V3和取样系统连通，超高真空电离规27和质谱分析室25连通，四极质谱计26经阀门V4与质谱分析室25连通。涡轮分子泵23分别经阀门V1、V2与质谱分析室25和取样系统连通，离子泵24经阀门V5与质谱分析室25连通。

试验气体供气、贮存和稳压系统中，CO供气钢瓶31的出气端连接减压器32，减压器32通过减压阀33连接贮气室34。贮气室34上连有真空电离规35和压阻规36，真空电离规35用于测量贮气室34内充入CO前的本底真空度，压阻规36可测量贮气室34的气压，结合由压阻规36自动控制启闭的减压阀33，可确保贮气室34中的气压保持稳定。高真空抽气系统37通过阀门V8连通贮气室34。贮气室34通过微调阀V6连接质谱分析室25。

可以采用上述装置快速准确地测试显像管内吸气剂钡膜吸气能力。请参见图1和图3，具体步骤如下：

第一步，进行测试前预处理301。首先，打开阀门V2，由机械泵21、吸附阱22和涡轮分子泵23顺序连成一体的抽气系统对取样玻管12抽真空，并用加热装置对该玻管12单独加热烘烤除气，加热温度为250℃，加热时间≥8小时。然后打开阀门V1、V3，用加热装置对取样系统和质谱分析室25同时加热烘烤除气，加热温度仍为250℃，时间为10-12小时。

待烘烤结束、系统温度降至室温后，先后在阀门V1、V2、V5打开和关闭的状态下分别测出含取样玻管的质谱分析室25的动态和静态真空度及残余气体分压力。用超高真空电离规27测得动态真空度，若该值为10-7量级，则符合要求，进行下一步处理，与此同时，四极质谱计26测得当时系统内的残气成分主要是H₂，还有H₂O、N₂等。

第二步，进行残气分析302。首先，打开阀门V1、V5，重新对取样系统和质谱分析室25抽气。当四极质谱计显示的总压力恢复到10^-7量级时，同时关闭阀门V1、V5，用磁铁吸引取样玻管12内的击破锤9，将其提升到一定高度后放下，从而把被测彩色显像管7锥体上凹坑底部的薄壁击破，使管内气体扩散至整个质谱分析系统，约经3-5分钟后，各气体分压力趋于平衡，用电脑采集并贮存此时的真空度和残气分压力，残气分析过程结束。

第三步，抽取残余气体，提高真空度303。使正式测试前被测显像管内的GR(或Pg)满足设定要求(GR≤0.002)。例如，刚下线的成品管内残气中Ar占绝大多数，寿试管内往往含有大量CH₄，它们均不能被钡膜吸除。因此要准确测试吸气剂对CO的吸气性能，必须事先将它们及管内其它残余气体抽除。具体操作是先后打开阀门V1、V5，用涡轮分子泵23和离子泵24将被测管内真空度抽高，直至GR≤0.002为止。在此期间，可用四极质谱计26监测管内的残气成分。

第四步，隔离被测管和抽气系统，隔离四极质谱计、离子泵和质谱分析室304。只要关闭阀门V2-V5即可。

第五步，将试验气体充至质谱分析室中，并保持分析室内的试验气体气压稳定305。在CO钢瓶31供气之前，要用高真空抽气系统37结合烘烤除气方法降低贮气室34内的真空度，直至电离真空规G3测得本底真空度优于10^-7Pa量级。测试用的CO气体纯度不应低于99.8％。先将阀门V1关小，一般仅开两圈，缓缓调节真空微调阀V6，充入CO气体，使超高真空计27测得的CO动平衡压力稳定在1.3×10^-7Pa。此时，涡轮分子泵23在阀门V1限流的条件下，抽除极少量的CO气体，通过分流起到稳定系统内气压的作用。

第六步，开启通用含气系数测试仪和超高真空计，用测试数据自动处理系统实时计算吸气速率和累计吸气量306。事先向系统中输入相关资料，比如管型及相应的lg(P)＝Alg(GR)+B中的A、B值、试样说明、已知流导值C、终端吸气速率设定值。其中lg(P)＝Alg(GR)+B是某确定管型中含气系数GR和压力值P之间的转换公式，对于不同的管型，其A、B值是不同的。开启通用含气系数测试仪4和超高真空计5，打开阀门V3后，使试验气体通过已知流导8进入被测彩色显像管7，B-A规G2显示值自动平衡在10^-2Pa量级，点击系统“测试”键，吸气性能测试过程便开始自动进行。

在测试过程中，系统显示屏上不仅能显示超高真空计5测得的当前进气端压力值Pm(t)和通用含气系数测试仪4测得的管内当前含气系数值GR(t)及其对应的压力值Pg(t)外，还同步显示计算结果：钡膜吸气剂当前吸气速率S(t)和吸气剂钡膜从测试开始至当前的累计吸气量∑Q(t)。当测得的当前吸气速率S(t)≤事先设定的终端吸气速率S_end(通常S_end＝1L/s)时，测试过程自动停止。测试过程中各参数随时间的变化和测试结果均可用表格或曲线的形式显示和打印出来。

其测试方法的原理是动态定压法，利用处于分子流状态下的试验气体CO，流过由连接管道和被测显像管锥体上已被击穿的小孔串联组成的已知流导进入被测管时，由于管内吸气剂钡膜的吸气作用，在管内外(已知流导两端)出现压力差的现象，通过恒定进气端压力Pm(t)，测量另一端(成品彩显管内)随时间t变化的压力值Pg(t)，再结合流导值C分别求出各个时刻的吸气速率S(t)和某一时间间隔内的吸气量Q(t)。

吸气速率S(t)指吸气剂钡膜在一定压力下，单位时间内所吸着的气体体积，它是在彩显管内存在气源时能维持管内真空度高低的能力量度。S(t)的值由 计算出。吸气量Q(t)指吸气剂钡膜在特定时间内所吸着的试验气体量，计算公式为：Q(t)＝C∫^t ₀(Pm(t)-Pg(t))dt。这些计算均由测试数据自动处理系统内部处理，最终实时显示计算结果。

值得注意的是，在本发明的测试方法中，是用成品彩色显像管作为被测容器；将通用含气系数测试仪连接显像管中的电子枪，以电子枪作为传感器；测试数据自动处理系统可实时根据采集的数据计算吸气速率和累计吸气量。

上述实施例是提供给本领域普通技术人员来实现或使用本发明的，本领域普通技术人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (10)

1一种显像管内吸气剂钡膜吸气能力测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：

取样系统，包括被测显像管、取样玻管(12)、击破锤(9)、磁铁(50)，所述被测显像管为成品彩色显像管(7)，所述显像管(7)的锥体部分有一凹坑(40)，所述凹坑(40)上连接一段所述取样玻管(12)，所述击破锤(9)在管外所述磁铁(50)的吸引下沿所述取样玻管(12)内移动；

通用含气系数测试仪(4)，所述测试仪(4)经真空校准且与所述显像管(7)中的电子枪连接，所述电子枪是所述通用含气系数测试仪(4)的传感器，所述通用含气系数测试仪(4)用于连续测量所述被测显像管内的含气系数值及真空度；

进气端压力测量仪，包括B-A规(G2)和超高真空计(5)，所述B-A规(G2)是进气端压力的传感器，所述B-A规(G2)连接在所述取样系统的管道上，用于采集所述被测显像管(7)进气端的压力，所述超高真空计(5)用于显示所述B-A规(G2)测得的压力值。

测试数据自动处理系统(6)，所述系统(6)分别与所述通用含气系数测试仪(4)和所述超高真空计(5)连接，用于接收采集的数据，计算所述钡膜的瞬时吸气速率和累计吸气量；

超高质谱分析与抽气系统包括抽气装置、质谱分析室(25)、质谱计(26)和超高真空电离规(27)，所述抽气装置通过阀门分别与所述取样系统和质谱分析室(25)连接，所述质谱分析室(25)通过阀门分别与所述取样系统和质谱计(26)连接，所述超高真空电离规(27)与所述质谱分析室(25)连通；

试验气体供气、贮存和稳压系统，包括供气装置(31)、减压器(32)、减压阀(33)、贮气室(34)、真空电离规(35)、压阻规(36)、高真空抽气系统(37)，所述供气装置(31)的出气端连接所述减压器(32)，所述减压器(32)通过所述减压阀(33)与所述贮气室(34)连通，所述真空电离规(35)和压阻规(36)连接所述贮气室(34)，所述高真空抽气系统(37)通过阀门与所述贮气室(34)连接，所述贮气室(34)通过微调阀(V6)与所述质谱分析室(25)连接。

2根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述凹坑(40)的直径为6mm，剩余壁厚为0.5mm，所述取样玻管(12)通过密封胶(11)粘接在所述凹坑(40)周围；所述取样玻管(12)的顶端在测试过程中用于贮存所述击破锤(9)，所述击破锤(9)采用铁磁性材料。

3根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于，所述抽气装置包括顺序相连的机械泵(21)、吸附阱(22)、涡轮分子泵(23)以及并联的离子泵(24)，所述涡轮分子泵(23)分别通过阀门与所述取样系统和质谱分析室(25)连通，所述离子泵(24)通过阀门与所述质谱分析室(25)连通。

4根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述通用含气系数测试仪(4)与所述超高真空计(5)经标准的动平衡比对校准系统校准。

5一种采用所述测试装置的钡膜吸气能力测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)预处理，采用加热烘烤和抽取气体的方式提高取样系统和质谱分析室(25)的真空度，接着用超高真空电离规(27)检测含取样玻管的质谱分析室(25)内的真空度，若符合设定的要求则进入步骤(b)；

(b)残气分析，采用成品彩色显像管(7)作为被测管，用击破锤(9)击破显像管(7)锥体上凹坑底部的薄壁，使显像管(7)内的气体扩散至取样系统和质谱分析室(25)，测出此时的真空度和各气体的分压力；

(c)用抽气系统抽取被测显像管(7)、取样系统和质谱分析室(25)内的残余气体，提高真空度；

(d)隔离被测显像管(7)与抽气系统，隔离质谱计(26)、离子泵(24)与质谱分析室(25)；

(e)把试验气体充入质谱分析室(25)中，同时稳定质谱分析室(25)内的试验气体气压；

(f)开启通用含气系数测试仪(4)和超高真空计(5)，把显像管(7)内的电子枪作为所述通用含气系数测试仪(4)的传感器，接着使试验气体进入被测显像管(7)内，在超高真空计(5)的测量值保持稳定的同时使用通用含气系数测试仪(4)测量被测显像管(7)内的含气系数值和压力值，由测试数据自动处理系统(6)实时计算钡膜吸气速率和累计吸气量，当终端吸气速率降到设定值后，测试停止。

6根据权利要求5所述的吸气能力测试方法，其特征在于，在步骤(a)中，先使用抽气系统对取样玻管抽真空并以250℃加热超过8小时，再对取样系统和质谱分析室(25)以250℃加热10-12小时。

7根据权利要求6所述的吸气能力测试方法，其特征在于，所述步骤(a)中，所述设定的要求是含取样玻管的质谱分析室(25)内的压力值小于等于10^-7Pa量级。

8根据权利要求7所述的吸气能力测试方法，其特征在于，所述步骤(c)中，将真空度提高至含气系数小于等于0.002。

9根据权利要求8所述的吸气能力测试方法，其特征在于，所述步骤(e)中，试验气体气压稳定在1.3×10^-1Pa。

10根据权利要求9所述的吸气能力测试方法，其特征在于，所述步骤(f)中，所述超高真空计(5)的测量值稳定在9×10^-2Pa，至吸气速率为1L/s时测试结束。

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