HU215491B

HU215491B - Keveréktöltet higanykibocsátó eszközhöz, higanykibocsátó eszköz és eljárás higanynak elektroncsövek belsejébe juttatására

Info

Publication number: HU215491B
Application number: HU9500465A
Authority: HU
Inventors: Claudio Boffito; Antonio Schiabel
Original assignee: Saes Getters S.P.A.
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1995-02-16
Publication date: 1999-01-28
Also published as: KR100350345B1; CN1115492A; EP0669639B1; TW274144B; JPH07262926A; EP0669639A1; KR950034393A; ITMI940341A1; DE69507650D1; RU2091895C1; HUT73023A; CA2142003A1; CN1095192C; US5520560A; ITMI940341A0; JP2655123B2; CA2142003C; HU9500465D0; IT1273338B; RU95102484A

Abstract

A találmány szerinti keveréktöltet egy higanyt tartalmazóintermetallikűs kibőcsátó vegyületet és másik fémet tartalmaz, ahől amásik fém titán és/vagy cirkóniűm. Tartalmaz tővábbá rezet és ővábbifémet: indiűmőt, ezüstöt, ónt vagy ezek keverékét tartalmazóintermetallikűs segédvegyületet. A találmány szerinti higanykibőcsátóeszköz egy higanyt, valamint titánt és/vagy cirkóniűmőt tarta mazóintermetallikűs kibőcsátó vegyületből és egy rezet, valamint tővábbifémet: ónt és/vagy indiűmőt és/vagy ezüstöt tartalmazó intermetallikűssegédvegyületből és adőtt esetben getteranyagból áll. kibőcsátóvegyület, a segédvegyület és a getteranyag gyűrű alakú tartóelembenlehet elhelyezve vagy szalag alakú tartóelemre van hengerelve. Azeljárás sőrán a higanykibőcsátó eszközt az elektrőncső e helyezik,majd 550 és 900 řC közötti hőmérsékletre hevítik és az elektrőncsőlezárása űtán 10 másődperc, valamint 1 perc közötti ideig hőn tartják. ŕ

Description

A jelen találmány tárgya keveréktöltet higanykibocsátó eszközhöz, higanykibocsátó eszköz és eljárás higanynak elektroncsövek belsejébe történő bejuttatására.

Kis mennyiségű higanynak elektroncsövek, például higanygőzlámpák, lézerek, különböző alfanumerikus kijelzők és elsősorban fluoreszcens lámpák belsejébe történő bejuttatása régóta ismert.

A higany megfelelő mennyiségben történő beadagolása ezeknél az eszközöknél rendkívül fontos a termék minősége szempontjából és mindenekelőtt gazdasági okokból. A higany toxikus hatása komoly környezetszennyezési problémákat okozhat a kiégett csövek elhelyezése, illetve az üzem közben történő törések során. A környezetszennyezési problémák miatt az elektroncsövekbe bejuttatott higany mennyiségét olyan kicsire kell leszorítani, ami még lehetővé teszi az elektroncsövek megbízható működését. Ezek a követelmények már törvényhozási szinten is megjelentek és a legújabb nemzetközi szabályzás az ilyen elektroncsövekbe bevitt higany maximális mennyiségét 10 mg/lámpa mértékben határozta meg.

Régebben a higanyt az elektroncsövekbe folyékony állapotban vitték be. A folyékony higany alkalmazása azonban problémákat okoz az elektroncsövek tárolása és kezelése során, minthogy gőznyomása szobahőmérsékleten is igen magas. Másfelől alapvető hátránya folyékony higany alkalmazásának, hogy rendkívül nehéz pontosan és reprodukálhatóan adagolni mikroliter nagyságú térfogatokat. Az adagolás bizonytalansága miatt viszont általában több higanyt visznek be a szükségesnél.

A fenti hátrányok kiküszöbölése érdekében különböző technikákat alakítottak ki.

Több publikáció ismerteti a folyékony higanynak kapszulában történő bevitelét. Ilyen eljárásokat ír le többek között a 4 823 047 és a 4 757 193 számú US szabadalmi leírás. Ezeknél a megoldásoknál fémkapszulákat alkalmaznak, míg a 4182 971 vagy a 4 267 908 számú szabadalmi leírásokban üvegből készült kapszulák használatát ismertetik. Miután az elektroncsövet lezárták, a higanyt olyan hőkezeléssel szabadítják fel, amelynek során a kapszula összetörik. Ennek a megoldásnak azonban több hátránya van. Először is a kapszulák gyártása és az elektroncsövek belsejébe történő bejuttatása komplikált, különösen hogyha kisméretű csövekről van szó. Másrészt a kapszulák összetörése, különösen ha üvegből készülnek, olyan szilánkokat produkálhat, amelyek veszélyeztetik az elektroncső megfelelő működését.

Ezért a 4335 326 számú US szabadalmi leírásban ismertetett megoldás szerint olyan higanykapszulát alkalmaznak, amely egy másik kapszulában van elhelyezve és ez a második kapszula védi a szerkezetet a szilánkokkal szemben.

További problémát okozhat, hogy a higany kiszabadulása gyakran igen hevesen történik, ami ugyancsak az elektroncső szerkezetének károsodását eredményezheti.

Végezetül valamennyi ilyen rendszer hátránya, hogy eleve folyékony higanyt adagolnak, tehát gyakorlatilag nem oldják meg néhány milligrammnyi higany pontos és reprodukálható bevitelét.

Az 568317 számú európai szabadalmi leírás olyan tablettákat, illetve kis porózus gömböket ismertet, amelyeket higannyal lehet átitatni, és amelyekből a higany hevítéssel távolítható el, amikor a lámpa már le van zárva. Ezen megoldás hátránya viszont az, hogy a tabletták higannyal történő átitatása ugyancsak meglehetősen komplikált és a higany felszabadítása sem végezhető reprodukálhatóan, illetve a megkívánt pontossággal.

Mindezeket a problémákat van hivatva kiküszöbölni a 3 657 589 számú US szabadalmi leírásban bemutatott megoldás, amely szerint higany intermetallikus vegyületeit használják. Az alkalmazott vegyületek általános képlete Ti_xZr_yHg_z, ahol x és y 0 és 13 között változhat oly módon, hogy x + y értéke 3 és 13 között, z értéke pedig 1 vagy 2 kell legyen.

Ezek a vegyületek változó higanykibocsátási hőmérséklettel készíthetők, a kívánalmaknak megfelelően. Közös tulajdonságuk azonban, hogy 500 °C körül stabilak mind az atmoszférában, mind pedig vákuumban. Ennek megfelelően alkalmazhatók az elektroncsövek gyártása során fellépő körülmények között, amikor is a higanyadagolók mintegy 400 °C hőmérsékletet kell elviseljenek. Miután az elektroncsövet lezárták, a higanyt az említett vegyületekból úgy aktiválják, hogy az anyagot 750 és 900 °C közé hevítik, mintegy 30 másodperc időtartamra. Ez a hevítés történhet lézersugárral vagy például a higanyadagoló keveréket befogadó fémes elem hevítésével.

A Ti₃Hg vegyület, amelyet bejelentő az „St505” kereskedelmi név alatt forgalmaz, különösen kedvezőnek bizonyult. Ez a vegyület porból sajtolt gyűrűk formájában kapható, illetve „STAHGSORB” nevű tabletták vagy labdacsok formájában vásárolható, továbbá fémszalagra laminált por formájában „GEMEDIS” néven szerezhető be.

Ezek az anyagok a hagyományos megoldáshoz képest számos előnyt biztosítanak:

- amint azt már korábban említettük, segítségükkel elkerülhető a higany elgőzölgése az elektroncső gyártása során, amikor is a hőmérséklet 350-400 °C-ot is elérhet,

- amint azt a 3657589 számú US szabadalmi leírás bemutatja, getteranyagot lehet keverni a higanykibocsátó keverékhez a különböző gázok, például szén-monoxid, szén-dioxid, oxigén, hidrogén és vízgőz kemiszorpciójára, az elektroncső zavartalan működésének biztosítása érdekében; így a gettert ugyanazzal a hőkezeléssel lehet felszabadítani, mint a higanyt;

- a felszabaduló higany mennyisége könnyen szabályozható és reprodukálható.

Mindazonáltal a kiváló fizikai-kémiai tulajdonságok és a könnyebb felhasználhatóság ellenére ezen anyagok hátránya, hogy a keverékben lévő higany nem teljesen szabadul fel az aktiváló kezeléskor. Valójában a higanyt tartalmazó elektroncsövek előállítása során létezik egy olyan lépés, amelyben a csövet az üveg megolvasztásával (például a fluoereszcens lámpák esetén) vagy fritteléssel, azaz két megfelelően alakított üvegelem alacsony olvadáspontú üvegpasztával történő összehegesztésével záiják le. Ezen műveletek során a higanykibo2

HU 215 491 Β csátó eszköz 350-400 °C hőmérsékletre is felmelegedhet, amikor is az üveg megolvasztásakor keletkező gőzök és gázok hatásának is ki van téve, sőt gyakorlatilag minden ipari eljárás során levegővel is érintkezik. Ilyen körülmények között a higanykibocsátó anyag felülete oxidálódik, aminek következtében végül is az aktiváló hőkezelés alatt a teljes higany mennyiségének csupán 40%-a szabadul fel. Az aktiváló hőkezelés során fel nem szabadult higany azután lassan válik szabaddá az elektroncső élettartama alatt.

Ez a jellemző - azzal a ténnyel együtt, hogy az elektroncső nyilvánvalóan megfelelően kell működjön a teljes élettartama alatt - odavezetett, hogy a higany kibocsátó készülékek gyakorlatilag kétszer annyi higanyt tartalmaznak, mint ami elméletileg szükséges lenne.

Az ismertetett probléma kiküszöbölését célozza az EP-A-091 297 számú szabadalmi leírás, ahol is nikkelvagy rézport adnak Ti₃Hg vagy Zr₃Hg vegyülethez. A szabadalmi leírás szerint a nikkel és réz alkalmazása a higanykibocsátó készülékben a keverék megolvadásához vezet, aminek következtében gyakorlatilag a teljes higanymennyiség néhány másodperc alatt felszabadítható. Az olvadás a nikkel-titán, nikkel-cirkónium, réz-titán és réz-cirkónium rendszerek eutektikus hőmérsékletén történik, 880 °C-tól kezdve (66% Cu, 34% Ti) 1280 °C-ig bezárólag (81% Ni, 19% Ti), jóllehet az irat tévesen adja meg a nikkel 4%, titán 96% összetételű vegyület olvadáspontját (770 °C). A szabadalmi leírás szerint a higanyt tartalmazó vegyület változáson mehet keresztül a csőgyártás során és ezért védelmet igényel. Ezt a célt szolgálja a porkapszula acéllal, rézzel vagy nikellel történő bevonása, amely bevonatot a hevítéskor keletkező higanygőz töri fel az aktiváló hőkezelés során. Ez a megoldás azonban nem teljesen megfelelő, mert ily módon a higany rendkívül heves felszabadulása játszódik le és ez, mint már korábban is említettük, károsíthatja az elektroncső szerkezeti részeit. Emellett a tartó gyártása is meglehetősen komplikált, mivel kisméretű fémelemek hegesztésével történik. Mindenesetre a szabadalmi leírás nem közöl kísérleti adatokat a feltételezett kiváló higanykibocsátó jellemzők alátámasztására.

A jelen találmánnyal ezért olyan megoldás kidolgozása a célunk, amely lehetővé teszi higanynak az elektroncsövek belsejébe történő kibocsátását oly módon, hogy a fentiekben ismertetett hátrányok kiküszöbölhetők legyenek.

Ezen belül a célunk elsősorban az volt, hogy olyan keveréktöltetet alakítsunk ki higany kibocsátására, amely a bevitt higany több mint 60%-át kibocsátja az aktiválás során, még esetleges részleges oxidáció után is, és így csökkenti a felhasznált higany mennyiségét.

További célunk volt a találmánnyal, hogy olyan higanykibocsátó eszközt hozzunk létre, amely alkalmas a találmány szerinti keverék befogadására.

Célunk volt még olyan eljárás kidolgozása is higany kibocsátására elektroncsövek belsejében a találmány szerinti eszköz segítségével, amely kiküszöböli az említett problémákat.

A kitűzött feladatot a találmány szerint olyan keveréktöltettel oldottuk meg, amely egy higanyt tartalmazó intermetallikus kibocsátó vegyületből és másik fémből áll, ahol a másik fém titán és/vagy cirkónium; ezenkívül a találmány szerint rezet és egy további fémet, indiumot és/vagy ezüstöt és/vagy ónt tartalmazó intermetallikus segédvegyületből áll.

A segédvegyület egy célszerű kiviteli alaknál rezet, indiumot és/vagy ónt, valamint egy, legfeljebb a szállító vegyület 10 tömeg%-át kitevő mennyiségű átmenetifémet tartalmaz.

Adott esetben a találmány szerinti keverék a fenti két anyagon kívül még getteranyagot is tartalmazhat.

A találmány szerinti higanykibocsátó eszköz lehet gyűrű alakú fémtartály vagy fémszalag.

Az eljárás során a higanyt úgy juttatjuk az elektroncsövek belsejébe, hogy a keveréket tartalmazó eszköz elhelyezése után 550 és 900 °C közötti hőmérsékleten tartjuk 10 másodperc és 1 perc közötti időtartamig, az elektroncső lezárása után.

A találmány további részleteit kiviteli példákon, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az

1. ábra egy higanykibocsátó eszköz távlati képe, a

2. ábra a találmány szerinti higanykibocsátó eszköz egy másik kiviteli alakjának folülnézeti képe, a

2a. ábra a 2. ábra II—II metszete, a

3. ábra a találmány szerinti higanykibocsátó eszköz egy további kiviteli alakjának folülnézete, a

3a. ábra a 3. ábra III—III metszete és a

3b. ábra ugyancsak a 3. ábra III—III metszete egy második variáns esetén.

A találmány szerinti keverék A komponense intermetallikus vegyület, amelyet a Ti_xZr_yHg_z képlet ír le, és amelyet részletesen a 3 657 589 számú US szabadalmi leírás ismertet. A fenti általános képlettel leírt anyagok közül elsősorban a Zr₃Hg és főleg a Ti₃Hg alkalmazható előnyösen.

A keverék B komponense a higanynak az A komponensből történő felszabadulását segíti elő és ezért segédvegyületnek nevezzük. Ez a komponens ötvözet vagy vegyület, amely tartalmaz rezet, valamint másik fémet, amely lehet ón, indium, ezüst vagy ezek tetszőleges kombinációja. A segédvegyület adott esetben egy további fémet is tartalmazhat, ez a harmadik fém átmenetifém.

A kétkomponensű vagy háromkomponensű keverékben az atomarányok a találmány szerint az alkotók függvényében változnak.

Ha kétalkotós, rezet, ónt vagy indiumot tartalmazó ötvözetről van szó, az optimális tömegszázalék-tartományok a következők:

Cu-Sn: körülbelül 3%-tól körülbelül 63% réztartalomig

Cu-In: körülbelül 40%-tól körülbelül 60% réztartalomig.

Lehet három- vagy többalkotós ötvözeteket is felhasználni oly módon, hogy a B komponens legfeljebb 10%-ának megfelelő mennyiségben átmenetifémeket is beötvözünk.

HU 215 491 Β

Amennyiben Cu-Ag kétalkotós ötvözetet használunk, a két komponens közötti arány 10-80 t% lehet a rézhez képest, előnyösen 20-50t%.

A fenti keverékek közül az Sn-Cu tartalmúak különösen előnyösek, mert könnyen előállíthatok és jó mechanikai jellemzőik vannak. Különösen kedvezőek az 54,5-56,5 atomszázalék rezet tartalmazó, nem sztöchiometrikus Cu₆Sn₅ vegyületek.

A tömegarány az A és a B komponens között a találmány szerinti keverékben széles tartományok között változhat, de célszerűen 20:1 és 1:20, előnyösen 10:1 és 1:5 között van.

A találmány szerinti keverék A és B komponenseit különböző formákban lehet felhasználni. A két komponens nem szükségszerűen ugyanazon halmazállapotú kell legyen. A B komponens például jelen lehet egy fém hordozóelem bevonataként, míg az A komponens a B komponensre felvitt por lehet. Mindazonáltal a legjobb eredményeket úgy nyertük, hogy mindkét komponenst finom por formájában állítottuk elő, 250 pm-nél kisebb, előnyösen 10 és 124 pm közötti szemcsemérettel.

A találmány szerinti higanykibocsátó eszköz a fenti keverékek alkalmazását segíti elő.

Amint azt már említettük, a találmány szerinti anyagok egyik előnye a hagyományos megoldásokhoz képest az, hogy nem igényelnek mechanikai védelmet, tehát nem szükséges zárt tartályok, illetve kapszulák alkalmazása. Ebből következően a találmány szerinti higanykibocsátó eszköz a legkülönbözőbb alakban és anyagokból állítható elő és az A, valamint B komponensek fémes tartóelem nélkül is használhatók.

Bizonyos elektroncsövek, amelyekben higanykibocsátó eszközöket kell alkalmazni, a megfelelő működéshez igénylik valamilyen getteranyag jelenlétét is, hogy az elektroncsőben maradó gázok, például szén-monoxid, szén-dioxid, hidrogén, oxigén vagy vízgőz maradványait el lehessen távolítani. Ilyen getteranyagok alkalmazása szükséges például a fluoreszcens lámpák előállításánál. Ezekben az esetekben a gettert előnyösen lehet bevezetni a találmány szerinti higanykibocsátó eszköz segítségével, a 3 657 589 számú US szabadalmi leírásban ismertetett módon.

Getteranyagokként alkalmaznak többek között titánt, cirkont, tantált, niobiumot, vanádiumot vagy ezek keverékét, illetve ötvözetét más fémekkel, például nikkellel vagy alumíniummal. Ilyen alkalmazott ötvözet lehet például a 84 t% cirkóniumot, és 16 t% alumíniumot tartalmazó ötvözet, amelyet bejelentő StlOl néven hoz forgalomba. Hasonló getteranyagok a Zr₂Fe és Zr₂Ni ötvözetek (St 198 és St 199). A gettert ugyanazzal a hőkezeléssel szabadítjuk fel, amelyikkel a higanykibocsátást is elősegítjük.

A getteranyag ugyancsak különböző formában lehet jelen a találmány szerint, célszerű azonban a finom porként történő alkalmazása, ahol az előnyös szemcsenagyság 250 pm alatt, célszerűen 10 és 125 pm között van.

Az A és B komponensek, valamint a getteranyag tömegének aránya általában 10:1 és 1:10 között, előnyösen 5:1 és 1:2 között van.

A találmányt a továbbiakban a rajzokra való hivatkozással ismertetjük.

Az első kiviteli alaknál a találmány szerinti eszköz egyszerűen egy 10 tabletta, amelyet az A és B, valamint adott esetben C getteranyagokat tartalmazó por összesajtolásával nyerünk. A 10 tabletták az egyszerűség kedvéért általában hengeresek vagy az 1. ábrán látható téglatest alakúak.

A találmány szerinti anyagot nemcsak önmagában lehet alkalmazni, hanem megfelelő tartóelemben is. Egy ilyen megoldást mutat a 2. ábra, ahol az anyag 20 gyűrűben van elhelyezve, ennek keresztmetszete a 2a. ábrán látható. A 20 gyűrű 21 vályúból áll és ebben van elhelyezve az A és B (esetleg C) komponensekből álló keverék. A 21 vályú általában fémből, célszerűen nikkellel borított acélból van.

Egy másik kiviteli alak szerint a 30 eszköz a 3., 3a. és 3b. ábrákon látható 31 szalag, amely előnyösen ugyancsak nikkellel borított acél. A 31 szalagra az A és B (esetleg C) anyagok vannak hidegen ráhengerelve. Ebben az esetben, amikor is a C getteranyag jelenléte is megkívánt, az A, B és C anyagokat összekeverjük és a 31 szalag egyik vagy mindkét oldalára hengereljük. Egy célszerű kiviteli alak szerint (3 b. ábra) az A és B anyagokat a 31 szalag egyik oldalára, a C getteranyagot pedig a másik oldalra hengereljük.

A találmány szerinti eljárással a fenti eszköz segítségével juttatjuk a higanyt az elektroncsőbe.

Az eljárás során először bevisszük a csőbe a fent leírt higanykibocsátó keveréket a bemutatott eszközök valamelyikében elhelyezve, majd hőkezelést végzünk, hogy a higany felszabaduljon. A hőkezelést bármilyen ismert eszközzel elvégezhetjük, például sugárzással, nagyfrekvenciás hevítéssel vagy ellenállás-hevítéssel működő kemencében. A hevítés történhet úgy is, hogy a hordozót, amelyet ilyenkor célszerű nagy ellenállású anyagból készíteni, felmelegítjük ellenállásfűtéssel. Az izzítást olyan hőmérsékleten végezzük, amelyen a higany felszabadul a keverékből. Ez körülbelül 500 és 900 °C között van és mintegy 10 másodperces hőtartási időt igényel. 500 °C-nál alacsonyabb hőmérsékleten a higany gyakorlatilag nem szabadul fel, míg 900 °C-nál magasabb hőmérsékleten az elektroncsőnek a higanykibocsátó készülék környezetében lévő részeiből mérgező gázok szabadulhatnak fel.

A találmányt a továbbiakban példák segítségével ismertetjük. Ezek a példák csupán illusztrálják a találmányt és semmiképpen sem korlátozzák a bemutatott megoldásokra. Nyilvánvaló, hogy az átlagos szakember az oltalmi körön belül még számos változatban megvalósíthatja a találmányt.

Az 1-9. példák különböző kibocsátó vegyületek és segédvegyületek előállítását mutatja, míg a 10-23. példák olyan vizsgálatokat írnak le, amelyek a higanykibocsátás mértékére vonatkoznak a cső lezárását szimuláló hőkezelés során. A bemutatott példákban szereplő anyagok, illetve ötvözetek előállítása során legalább 99,5%-os tisztaságú anyagokat alkalmaztunk. A keverékekben a százalékos arányt tömegszázalékban adjuk meg, ha mást nem tüntettünk fel.

HU 215 491 Β

1. példa

Ebben a példában a Ti₃Hg összetételű higanykibocsátó anyag előállítását mutatjuk be.

143,7 g titánport acéltartályba helyeztünk és körülbelül 700 °C hőmérsékleten, valamint 10 ⁷ Pa (10 ⁶Hg/mm) nyomáson 30 percig hőkezeltük. Miután a port lehűtöttük semleges atmoszférában, 200,6 g higanyt vezettünk a tartályba kvarccső segítségével. A tartályt ezután lezártuk és 750 °C-on tartottuk 3 órán át. Hűtés után a terméket addig őröltük, míg a por a 120 μιη-es szitán át nem esett.

A kapott anyag lényegében Ti₃Hg, amint ezt a diffrakciós vizsgálatok is bizonyították.

2-10. példák

Ezekkel a példákkal a segédötvözet előállítását mutatjuk be. Az ötvözeteket úgy készítjük, hogy a kiindulási fémeket kimért adagokban alumínium-oxid edényekbe helyezzük, majd az edényeket indukciós vákuumkemencébe zárjuk. A fémkeverékeket körülbelül 100 °C-kal az adott ötvözet olvadási hőmérséklete fölé hevítjük, körülbelül 5 percig hőn tartjuk, hogy homogenizálódjék, majd a fémolvadékot acélkokillába öntjük. Az így kapott tuskókat aprítjuk és megőröljük, és a kapott port az 1. példában bemutatott méretűre osztályozzuk. A keverékek készítéséhez felhasznált fémek mennyiségeit (grammokban mérve) az 1. táblázatban tüntettük fel. A táblázatban a TM jelölés átmeneti fémet jelöl.

1. táblázat

példa	Cu	Sn	In	Ag	TM
2	41	59	0	0	0
3	62	38	0	0	0
4	56	0	44	0	0
5	41	43	10	0	0
6	31	39	0	0	7 (Mn)
7	31	39	0	0	7 (Ti)
8	31	39	0	0	7 (Ni)
9	31	39	0	0	7 (Fe)
10	28	0	0	72	0

11—26. példák

Ezek a példák olyan vizsgálatok eredményeit mutatják, ahol a higanykibocsátást mértük az elektroncső lezárását szimuláló hőkezelés során.

A hőkezelés során minden porból 150 g mennyiséget a 2. ábrán látható gyűrű alakú tartóba töltöttünk és a következő hőkezelési ciklust végeztük el levegőn:

- hevítés szobahőmérsékletről 400 °C-ra, körülbelül 5 másodperc alatt,

- hőn tartás 400 °C-on, körülbelül 30 másodpercig,

- hűtés 400 °C-ról 350 °C-ra, körülbelül 1 másodperc alatt,

- hőn tartás 350 °C-on 30 másodpercig és

- spontán hűtés szobahőmérsékletre, körülbelül 2 perc alatt.

Ezután higanykibocsátási vizsgálatokat végeztünk az így kezelt mintákon oly módon, hogy vákuumkamrában indukciós hevítéssel körülbelül 850 °C-ra melegítettük őket és mintegy 30 másodpercig hőn tartást végeztünk. Utána megmértük a kibocsátó eszközben maradó higany mennyiségét Volhart-féle bírálással.

A vizsgálatok eredményét a 2. táblázatban mutatjuk be a 17-26. sorokban, ahol a kibocsátó anyag (A) és a segédvegyület (B) összetételét, az A és B komponensek tömegarányát és a kinyert higany mennyiségét tüntettük fel. A B segédvegyület oszlopában zárójelben utaltunk a 2-10. példákra.

Az összehasonlító példákat *-gal jelöltük.

2. táblázat

példa	A	B	A/B	Hg
11*	Ti₃Hg	-	-	35,2
12*	Ti₃Hg	Cu	5/1	45,7
13*	Ti₃Hg	Cu	7/3	34,0
14*	Ti₃Hg	Sn	5/1	25,0
15*	Ti₃Hg	In	5/1	27,0
16*	Ti₃Hg	Ag	5/1	49,1
17	Ti₃Hg	Cu-Sn (2)	7/3	85,2
18	TijHg	Cu-Sn (2)	1/1	83,6
19	Ti₃Hg	Cu-Sn (3)	7/3	81,7
20	Ti₃Hg	Cu-In (4)	7/3	83,4
21	Ti₃Hg	Cu-Sn-In (5)	7/3	83,8
22	Ti₃Hg	Cu-Sn-Mn (6)	7/3	67,8
23	TijHg	Cu-Sn-Ti (7)	7/3	60,4
24	Ti₃Hg	Cu-Sn-Ni (8)	7/3	64,1
25	Ti₃Hg	Cu-Sn-Fe (9)	7/3	71,2
26	TijHg	Cu-Ag(lO)	7/3	65,3

A 2. táblázatban feltüntetett adatokból látható, hogy a találmány szerinti segédvegyülettel kikészített anyagok 60%-nál nagyobb higanykinyerést biztosítanak az aktiválás során és így lehetővé teszik az elektroncsövek gyártásánál felhasznált higany mennyiségének csökkentését.

Ezen túlmenően a segédvegyülettel történő kombinálás további fontos előnyt biztosít: az aktiválás hőmérséklete lényegesen alacsonyabb lehet, mint a hagyományos megoldásoknál. Iparilag elfogadható aktiválási idő biztosítására a Ti₃Hg önmagában 900 °C-os hőmérsékletre történő hevítést igényel. Ugyanakkor a találmány szerinti anyagok lehetővé teszik a hőkezelést 850 °C-on ugyanolyan időtartamig vagy a hőkezelési időtartam további csökkentését változatlan hőmérsékleten. Mindkét esetben két előny együttesen jelentkezik, azaz csökken a szennyeződés mennyisége az elektroncsőben a jelenlévő anyagok teljes kiégése következtében, és csökken az aktiváláshoz szükséges energia mennyisége.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Keveréktöltet higanykibocsátó eszközhöz, amely keveréktöltet egy higanyt tartalmazó intermetallikus kibocsátó vegyületet és másik fémet tartalmaz, ahol a másik fém titán és/vagy cirkónium, azzal jellemezve, hogy rezet és további fémet: indiumot, ezüstöt, ónt vagy ezek keverékét tartalmazó intermetallikus segédvegyületet tartalmaz.
2. Az 1. igénypont szerinti keveréktöltet, azzal jellemezve, hogy a segédvegyület rézből, valamint indiumból és/vagy ónból áll és egy további, átmenetifémet tartalmaz, amelynek mennyisége kevesebb, mint a segédvegyület 10 tömegszázaléka.
3. Az 1. igénypont szerinti keveréktöltet, azzal jellemezve, hogy a kibocsátó vegyület TijHg.
4. Az 1. igénypont szerinti keveréktöltet, azzal jellemezve, hogy a segédvegyület Cu-Sn ötvözet, amely

3-63 tömegszázalék rezet tartalmaz.
5. A 4. igénypont szerinti keveréktöltet, azzal jellemezve, hogy a segédvegyület sztöchiometrikustól eltérő Cu₆Sn₅ fázis.
6. Az 1. igénypont szerinti keveréktöltet, azzal jellemezve, hogy a segédvegyület Cu-In ötvözet, amely 40-60 tömegszázalék Cu-t tartalmaz.
7. A 6. igénypont szerinti keveréktöltet, azzal jellemezve, hogy a segédvegyület 44 tömegszázalék rezet tartalmazó Cu-In ötvözet.
8. Az 1. igénypont szerinti keveréktöltet, azzal jellemezve, hogy a segédvegyület Cu-Ag ötvözet, amely 10-80 tömegszázalék rezet tartalmaz.
9. Az 1. igénypont szerinti keveréktöltet, azzal jellemezve, hogy a kibocsátó vegyület és a segédvegyület tömegaránya (20:1)-(1:20).
10. A 9. igénypont szerinti keveréktöltet, azzal jellemezve, hogy a kibocsátó vegyület és a segédvegyület tömegaránya (10:1)-(10:5).
11. Higanykibocsátó eszköz, azzal jellemezve, hogy egy higanyt, valamint titánt és/vagy cirkóniumot tartalmazó intermetallikus kibocsátó vegyületből és egy rezet, valamint további fémet: ónt és/vagy indiumot és/vagy ezüstöt tartalmazó intermetallikus segédvegyületből áll.
12. A 11. igénypont szerinti higanykibocsátó eszköz, azzal jellemezve, hogy getteranyagot is tartalmaz.
13. A 12. igénypont szerinti higanykibocsátó eszköz, azzal jellemezve, hogy a getteranyag titánt, cirkóniumot, tantált, nióbiumot, vanádiumot, vagy ezek tetszőleges keverékét vagy nikkellel, vassal vagy alumíniummal alkotott ötvözetét tartalmazza.
14. A 13. igénypont szerinti higanykibocsátó eszköz, azzal jellemezve, hogy a kibocsátó vegyület Ti₃Hg, a segédvegyület Cu₆Sn₅ sztöchiometrikustól eltérő fázisa, a getteranyag pedig 84 tömegszázalék cirkóniumot és 16 tömegszázalék alumíniumot tartalmazó ötvözet.
15. A 12. igénypont szerinti higanykibocsátó eszköz, azzal jellemezve, hogy a kibocsátó vegyület, a segédvegyület és a getteranyag is por alakú.
16. A 15. igénypont szerinti higanykibocsátó eszköz, azzal jellemezve, hogy porból préselt tabletta (10).
17. A 15. igénypont szerinti higanykibocsátó eszköz, azzal jellemezve, hogy a kibocsátó vegyület, a segédvegyület és a getteranyag gyűrű alakú tartóelemben (21) van elhelyezve.
18. A 15. igénypont szerinti higanykibocsátó eszköz, azzal jellemezve, hogy a kibocsátó vegyület és segédvegyület is szalag alakú tartóelemre (31) van hengerelve, a getteranyag pedig ugyanazon szalag másik oldalára van hengerelve.
19. A 12. igénypont szerinti higanykibocsátó eszköz, azzal jellemezve, hogy a kibocsátó vegyület és a segédvegyület együttes tömege, valamint a getteranyag tömegének aránya (10:1)-(1:10).
20. A 19. igénypont szerinti higanykibocsátó eszköz, azzal jellemezve, hogy a higanykibocsátó vegyület és segédvegyület együttes tömege, valamint a getteranyag tömegének aránya (5:1)-(1:2).
21. A 15. igénypont szerinti higanykibocsátó eszköz, azzal jellemezve, hogy a higanykibocsátó anyag, a segédvegyület és a getteranyag 250 pm-nél kisebb szemcsenagyságú por.
22. A 21. igénypont szerinti higanykibocsátó eszköz, azzal jellemezve, hogy a por szemcsenagysága 10 és 121 pm között van.
23. Eljárás higanynak elektroncsövek belsejében történő kibocsátására, azzal jellemezve, hogy az elektroncsőbe a 11-22. igénypont szerinti eszközt helyezzük, majd 550 és 900 °C közötti hőmérsékletre hevítjük és az elektroncső lezárása után 10 másodperc, valamint 1 perc közötti ideig hőn tartjuk.
24. A 23. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az elektroncső fluoreszcens lámpa.