RU117038U1

RU117038U1 - CURRENT SLEEVE IN A GAS DISCHARGE LAMP WITH CESIUM FILLING

Info

Publication number: RU117038U1
Application number: RU2012103996/07U
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Гавриш; Татьяна Николаевна Баринова; Александр Иванович Кобзарь; Владимир Владимирович Логинов; Светлана Викторовна Пучнина
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро "ЗЕНИТ"
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2012-06-10

Abstract

Токопровод в газоразрядную лампу с цезиевым наполнением, содержащий соединенный посредством цилиндрического спая с внутренней поверхностью прямой трубчатой оболочки из лейкосапфира герметизирующий элемент, снабженный сквозным осевым отверстием, в котором соосно с герметизирующим элементом с обеспечением с ним электрического контакта вакуумно - плотно установлен откачной штенгель, внутренняя полость которого герметично отделена со стороны торца, обращенного в сторону разрядного промежутка, от рабочей полости лампы, отличающийся тем, что поверхность сквозного осевого отверстия в герметизирующем элементе снабжена кольцевой ступенью, примыкающей к торцу откачного штенгеля, установка откачного штенгеля в герметизирующем элементе выполнена посредством спая обращенных один к другому участков наружной боковой поверхности откачного штенгеля и поверхности сквозного осевого отверстия в герметизирующем элементе вне зоны кольцевой ступени, а в зоне кольцевой ступени сквозное осевое отверстие в герметизирующем элементе заполнено припоем, причем величина внутреннего диаметра откачного штенгеля превышает величину диаметра сквозного осевого отверстия в зоне кольцевой ступени, и высота кольцевой ступени составляет не менее где σ и ρ коэффициент натяжения и плотность припоя в состоянии расплава соответственно. A current lead into a gas-discharge lamp with cesium filling, containing a sealing element connected by means of a cylindrical junction with the inner surface of a straight tubular sheath made of leucosapphire, equipped with a through axial hole, in which a pumping rod is vacuum-tightly installed, coaxially with the sealing element with the provision of electrical contact with it, an internal cavity which is hermetically separated from the side of the end facing the discharge gap from the working cavity of the lamp, characterized in that the surface of the through axial hole in the sealing element is provided with an annular step adjacent to the end of the pumping rod; to the other sections of the outer side surface of the pumping rod and the surface of the through axial hole in the sealing element outside the zone of the annular step, and in the area of the annular step, the through axial hole in the germ The sealing element is filled with solder, and the inner diameter of the pumping rod exceeds the diameter of the through axial hole in the zone of the annular step, and the height of the annular step is at least where σ and ρ are the tension coefficient and the density of the solder in the melt state, respectively.

Description

Полезная модель относится к газоразрядным лампам (ГРЛ), наполненным парами щелочных металлов, в частности к конструкции токоввода в лейкосапфировую оболочку горелки ГРЛ с цезиевым наполнением, используемых в качестве источника модулированного инфракрасного (ИК) излучения.The utility model relates to gas discharge lamps (GRL) filled with alkali metal vapors, in particular, to the design of the current lead into the leucosapphire casing of a GRL burner with cesium filling, used as a source of modulated infrared (IR) radiation.

В самом общем случае ГРЛ представляет собой устройство, в котором электрическая энергия преобразуется в оптическое излучение при прохождении электрического тока через плазмообразующую среду. Горелка ГРЛ с плазмообразующей средой на основе щелочного металла цезия представляет собой прямую трубчатую оболочку из лейкосапфира, на противоположных концах которой установлены электродные узлы (анодный и катодный), содержащие находящиеся в электрическом контакте электрод и токоввод, элементы которого выполняют функцию обеспечения электрического контакта с внешним источником электропитания и функцию герметизации рабочей полости ГРЛ, ограниченной оболочкой горелки. Поэтому для нормального функционирования ГРЛ с цезиевым наполнением используемые в ней электродные узлы разрабатываются с учетом обеспечения их надежного соединения с оболочкой горелки, возможности откачки и наполнения горелки рабочим веществом и возможности их устойчивой работы в условиях электрического разряда в парах цезия. Известно, что наиболее приемлемым конструктивным материалом для элементов электродных узлов с учетом особенностей функционирования ГРЛ с плазмообразующей средой на основе цезия является ниобий и его сплавы [1], поскольку длительный контакт ниобия с высокотемпературными парами и жидкой фазой цезия не приводят к нежелательным для нормального функционирования ГРЛ последствиям. С учетом этих особенностей электродные узлы ГРЛ с цезиевым наполнением снабжены вакуумно-плотно соединенными с обеспечением электрического контакта выполненными из ниобия откачным штенгелем и герметизирующим элементом, который, в свою очередь, соединен посредством цилиндрического спая с внутренней поверхностью прямой трубчатой оболочки из лейкосапфира [2]. Известно [3, 4], что напряжение в таком спае остается в безопасных для нормального функционирования ГРЛ пределах только при условии, что герметизирующий элемент в зоне спая с оболочкой выполнен тонкостенным, например, в виде тонкостенной гильзы или колпачка. Именно поэтому токоввод в соответствии с [2] содержит полый открытый с одного торца герметизирующий элемент, дно которого снабжено сквозным осевым отверстием с установленным в нем с обеспечением электрического контакта штенгелем, причем их соединение осуществлено одним из наиболее доступных на практике способом - посредством сварки плавлением.In the most general case, a GRL is a device in which electrical energy is converted into optical radiation when an electric current passes through a plasma-forming medium. The GRL burner with a plasma-forming medium based on cesium alkali metal is a straight tubular casing made of leucosapphire, at the opposite ends of which are electrode assemblies (anode and cathode) containing an electrode and current lead in electrical contact, the elements of which perform the function of providing electrical contact with an external source power supply and the function of sealing the working cavity of the GRL limited by the burner shell. Therefore, for the normal functioning of the CES-filled GDF, the electrode assemblies used in it are designed to ensure their reliable connection with the burner shell, the possibility of pumping out and filling the burner with a working substance, and the possibility of their stable operation under conditions of electric discharge in cesium vapor. It is known that niobium and its alloys are the most acceptable structural material for the elements of electrode assemblies, taking into account the specific features of the functioning of the GRL with a plasma-forming cesium-based medium [1], since long-term contact of niobium with high-temperature vapors and the liquid phase of cesium do not lead to undesirable for the normal functioning of the GDS the consequences. With these features in mind, cesium filled GRL electrode assemblies are equipped with a vacuum tightly coupled pumping plug made of niobium and a sealing element, which, in turn, is connected via a cylindrical junction to the inner surface of a straight tubular shell made of leucosapphire [2]. It is known [3, 4] that the voltage in such a joint remains within the limits safe for the normal functioning of the GRL only provided that the sealing element in the joint zone with the sheath is thin-walled, for example, in the form of a thin-walled sleeve or cap. That is why the current lead in accordance with [2] contains a hollow sealing element open from one end, the bottom of which is provided with a through axial hole with a plug installed in it to ensure electrical contact, and their connection is carried out by one of the methods most accessible in practice - by fusion welding.

Особенность известных конструкций токовводов данного типа состоит в том, что штенгель, как правило, выполняет не только функцию откачки, наполнения и герметизации горелки ГРЛ, но и функцию держателя керна электрода и, соответственно, обеспечения электрического контакта с внешним источником электропитания ГРЛ [5].A feature of the known designs of current leads of this type is that the plug, as a rule, performs not only the function of pumping out, filling and sealing the GDL burner, but also the function of the core core holder and, accordingly, providing electrical contact with an external GDL power source [5].

Следует отметить, что интенсивность генерируемого ГРЛ с плазмообразующей средой на основе цезия ИК излучения зависит от давления паров цезия в разряде, а давление паров цезия, в свою очередь, однозначно определяется температурой наиболее холодной точки рабочей полости горелки ГРЛ, причем даже незначительное изменение пространственной фиксации наиболее холодной точки вне зоны разряда приводит к существенному изменению давления паров цезия в разряде и, следовательно, к изменению параметров генерируемого ГРЛ ИК излучения, т.е. к его амплитудной и временной нестабильности. Именно поэтому в известных конструкциях катодного узла ГРЛ с наполнением парами щелочных металлов осуществляется герметичное отделение полости откачного штенгеля от рабочей полости ГРЛ за счет заполнения штенгеля припоем, примыкающем к керну катода со стороны торца противоположной катоду [5, 6, 7].It should be noted that the intensity of the generated GDF with a plasma-forming medium based on cesium IR radiation depends on the pressure of cesium vapor in the discharge, and the pressure of cesium vapor, in turn, is uniquely determined by the temperature of the coldest point of the working cavity of the GDL burner, even a slight change in the spatial fixation of the most a cold point outside the discharge zone leads to a significant change in the pressure of cesium vapor in the discharge and, consequently, to a change in the parameters of the generated GRL IR radiation, i.e. to its amplitude and temporal instability. That is why in the known constructions of the cathode node of the GRL with filling with alkali metal vapors, the cavity of the pumping plug is sealed off from the working cavity of the GRL by filling the plug with solder adjacent to the cathode core from the end side opposite to the cathode [5, 6, 7].

В работе [8] показано, что с учетом аппаратурного применения ГРЛ с цезиевым наполнением ее важнейшим параметром является величина интенсивности излучения (т.н. пиковый поток излучения) в заданном интервале спектра (ИК диапазон). Как следует из работы [8] излучение ГРЛ с цезиевым наполнением в ИК диапазоне является функцией температуры плазмы, в которой происходит электрический разряд, причем изменение средней температуры разряда в 2,0…2,5 раза приводит к изменению интенсивности (пиковой силы) ИК излучения в 30…40 раз и, следовательно, увеличение интенсивности ИК излучения ГРЛ можно обеспечить за счет увеличения электрической нагрузки (при сохранении геометрии рабочей полости) на лампу, т.е. за счет повышения ее электрической мощности. Однако, возможность повышения уровня электрической мощности ГРЛ в соответствии с [5, 6, 7] ограничена особенностями конструкции ее токоввода поскольку, как показано в работе [9], повышение электрической нагрузки на токоввод такой конструкции приводит к пластической деформации катодного узла, в состав которого он входит, и, соответственно, к нарушению работоспособности ГРЛ и даже ее разрушению.In [8], it was shown that, taking into account the instrumental application of CRLs with cesium filling, its most important parameter is the radiation intensity (the so-called peak radiation flux) in a given spectral range (IR range). As follows from the work [8], the radiation of CRL filled cesium in the IR range is a function of the plasma temperature in which the electric discharge occurs, and a change in the average discharge temperature by a factor of 2.0 ... 2.5 leads to a change in the intensity (peak strength) of the IR radiation 30 ... 40 times and, therefore, an increase in the intensity of infrared radiation of the GRL can be achieved by increasing the electrical load (while maintaining the geometry of the working cavity) on the lamp, i.e. by increasing its electric power. However, the possibility of increasing the level of electric power of the GRL in accordance with [5, 6, 7] is limited by the design features of its current lead because, as shown in [9], an increase in the electrical load on the current lead of this design leads to plastic deformation of the cathode assembly, which it enters, and, accordingly, to disruption of the working capacity of the geological exploration system and even its destruction.

Этот недостаток, согласно [9], устранен за счет специальной конструкции токоввода в ГРЛ с цезиевым наполнением. Указанный токоввод выбранный в качестве прототипа, содержит соединенный посредством цилиндрического спая с внутренней поверхностью прямой трубчатой оболочки из лейкосапфира герметизирующий элемент, снабженный внутренней замкнутой полостью, которая сообщается через выполненный в теле герметизирующего элемента канал с разрядным пространством ГРЛ. На внешней поверхности герметизирующего элемента обращенной к разрядному пространству установлен катод, а с противоположной стороны герметизирующий элемент снабжен сквозным осевым отверстием, в котором соосно с герметизирующим элементом с обеспечением с ним электрического контакта вакуумно-плотно установлен откачной штенгель, причем зона спая штенгеля размещена во внутренней полости герметизирующего элемента, т.е. фактически, внутренняя полость откачного штенгеля герметично отделена со стороны торца, обращенного в сторону разрядного промежутка ГРЛ, от рабочей полости ГРЛ. Таким образом, конструкция, выбранная в качестве прототипа, обеспечивает устранение непосредственного электрического контакта тонкостенного откачного штенгеля с керном катода, что позволяет существенно увеличить величину допустимой для нормального функционирования ГРЛ электрической нагрузки.This disadvantage, according to [9], is eliminated due to the special design of the current lead in the CRL with cesium filling. The specified current lead, selected as a prototype, contains a sealing element connected via a cylindrical junction to the inner surface of a straight tubular casing made of leucosapphire, provided with an internal closed cavity, which communicates through a channel with a discharge space of the GRL made in the body of the sealing element. A cathode is installed on the outer surface of the sealing element facing the discharge space, and on the opposite side the sealing element is provided with a through axial hole in which the evacuation plug is mounted coaxially with the sealing element to provide electrical contact with it, and the junction of the plug is located in the inner cavity sealing element, i.e. in fact, the internal cavity of the evacuation plug is hermetically separated from the end face facing the discharge gap of the GRL from the working cavity of the GRL. Thus, the design selected as a prototype ensures the elimination of direct electrical contact of the thin-walled pumping plug with the core of the cathode, which can significantly increase the allowable electrical load for normal operation of the GRL.

Как было указано выше одним из самых простых, доступных и, соответственно, широко применяемых на практике приемов по обеспечению вакуумно-плотного соединения герметизирующего элемента с откачным штенгелем является сварка плавлением. В соответствии с [10] сваркой плавлением называется технологический процесс получения неразъемного соединения между деталями, основанный на локальном расплавлении кромок соединяемых деталей с последующей кристаллизацией металла шва. Под воздействием мощного концентрированного потока тепловой энергии кромки свариваемых деталей расплавляются с образованием физического контакта посредством т.н. «сварной ванны». Поскольку сварной шов имеет протяженность, превышающей размеры «сварной ванны», сварку плавлением ведут непрерывно перемещая источник теплоты относительно кромок свариваемых деталей. В результате кромки плавятся непрерывно. Охлаждение зоны сварки происходит за счет передачи теплоты вглубь свариваемых деталей и в окружающую среду и, соответственно, кристаллизации металла «сварной ванны». Поскольку свариваемые детали представляют собой в зоне сварки тонкостенные колпачок и штенгель из ниобиевого сплава типа ЭЛН-1 или НЦ-1 (содержание ниобия порядка 95%), а температура плавления ниобия составляет 2500°С [11], местный (сосредоточенный) высокотемпературный нагрев этих деталей при сварке плавлением вызывает возникновение напряжений и остаточных деформаций в сварном соединении, что снижает его сопротивляемость динамическим нагрузкам [10] и, соответственно, нарушению герметизации токоввода и выходу ГРЛ из строя.As mentioned above, one of the simplest, accessible and, accordingly, widely used in practice, methods for ensuring a vacuum-tight connection of the sealing element with the evacuation plug is fusion welding. In accordance with [10], fusion welding refers to the technological process of obtaining an inseparable connection between parts based on local melting of the edges of the parts to be joined, followed by crystallization of the weld metal. Under the influence of a powerful concentrated stream of thermal energy, the edges of the parts to be welded melt with the formation of physical contact through the so-called "Weld bath". Since the weld has a length exceeding the size of the "weld pool", fusion welding is continuously moving the heat source relative to the edges of the welded parts. As a result, the edges melt continuously. Cooling of the weld zone occurs due to the transfer of heat deep into the welded parts and into the environment and, accordingly, crystallization of the metal of the weld pool. Since the parts to be welded are a thin-walled cap and a plug made of niobium alloy type ELN-1 or NTs-1 (niobium content of the order of 95%), and the melting temperature of niobium is 2500 ° C [11], local (concentrated) high-temperature heating of these parts during fusion welding causes the appearance of stresses and residual deformations in the welded joint, which reduces its resistance to dynamic loads [10] and, accordingly, the violation of the sealing of the current lead and the failure of the GRL.

Таким образом, указанная конструкция токоввода допускает использование ГРЛ с таким токовводом только при ее эксплуатации в стационарной аппаратуре, когда вероятность возникновения виброударных нагрузок сведена к минимуму.Thus, the specified design of the current lead allows the use of GRL with such a current lead only when it is used in stationary equipment, when the likelihood of vibro-shock loads is minimized.

Недостаток конструкции токоввода в ГРЛ, выбранного в качестве прототипа, состоит в невозможности его использования в составе ГРЛ, аппаратурное применение которой предполагает возникновение виброударных нагрузок из-за возможности нарушения герметичности в зоне соединения герметизирующего элемента и штенгеля.The disadvantage of the design of the current lead in the GRL, selected as a prototype, is the impossibility of its use in the GRL, the hardware application of which implies the occurrence of vibration-shock loads due to the possibility of violation of the tightness in the connection zone of the sealing element and the ram.

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в обеспечении устойчивости к виброударным нагрузкам токоввода ГРЛ с цезиевым наполнением в зоне соединения герметизирующего элемента и откачного штенгеля.The problem to which the utility model is directed is to provide resistance to vibro-shock loads of the GRL current lead with cesium filling in the zone of connection of the sealing element and the evacuation plug.

Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого решения заключается, соответственно, в повышении надежности ГРЛ при ее аппаратурной эксплуатации в условиях повышенных виброударных нагрузок.The technical result achieved by using the proposed solution is, respectively, to increase the reliability of the GRL during its hardware operation in conditions of increased vibration shock loads.

Заявляемый токоввод в ГРЛ с цезиевым наполнением, как и токоввод ГРЛ, выбранный в качестве прототипа, содержит соединенный посредством цилиндрического спая с внутренней поверхностью прямой трубчатой оболочки из лейкосапфира герметизирующий элемент, снабженный сквозным осевым отверстием, в котором соосно с герметизирующим элементом с обеспечением с ним электрического контакта вакуумно - плотно установлен откачной штенгель, внутренняя полость которого отделена со стороны торца, обращенного в сторону разрядного промежутка, от рабочей полости лампы.The inventive current lead in the CRL filled with cesium filling, as well as the current lead of the GRL, selected as a prototype, contains a sealing element connected via a cylindrical junction to the inner surface of a straight tubular casing made of leucosapphire, provided with a through axial hole in which it is coaxial with the sealing element providing an electric element with it vacuum-tightly mounted pumping plug, the internal cavity of which is separated from the side facing the discharge gap from the working olosti lamp.

Заявляемый токоввод в ГРЛ с цезиевым наполнением отличается от прототипа тем, что поверхность сквозного осевого отверстия в герметизирующем элементе снабжена кольцевой ступенью, примыкающей к торцу откачного штенгеля, установка откачного штенгеля в герметизирующем элементе выполнена посредством спая обращенных один к другому участков наружной боковой поверхности откачного штенгеля и поверхности сквозного осевого отверстия в герметизирующем элементе вне зоны кольцевой ступени, а в зоне кольцевой ступени сквозное осевое отверстие в герметизирующем элементе заполнено припоем, причем величина внутреннего диаметра откачного штенгеля превышает величину диаметра сквозного осевого отверстия в зоне кольцевой ступени и высота кольцевой ступени составляет не менее мм, где σ и ρ коэффициент натяжения и плотность припоя в состоянии расплава, соответственно.The inventive current lead in the CRL filled with cesium filling differs from the prototype in that the surface of the through axial hole in the sealing element is provided with an annular step adjacent to the end of the pumping plug, the installation of the pumping plug in the sealing element is made by soldering one side of the outer side surface of the pumping plug and the surface of the through axial hole in the sealing element outside the zone of the annular stage, and in the zone of the annular stage, the through axial hole in the sealing element is filled with solder, and the internal diameter of the pumping ram exceeds the diameter of the through axial hole in the zone of the annular stage and the height of the annular stage is not less than mm, where σ and ρ are the tension coefficient and solder density in the melt state, respectively.

На фигуре 1 приведено схематическое изображение варианта конкретного исполнения токоввода в ГРЛ с цезиевым наполнением.The figure 1 shows a schematic illustration of a specific embodiment of the current lead in the GRL with cesium filling.

Герметизирующий элемент 1 соединен посредством цилиндрического спая 2 с внутренней поверхностью прямой трубчатой оболочки 3 разрядной горелки. Герметизирующий элемент 1 снабжен внутренней полостью 4, сообщающейся через сквозной канал 5 с рабочей полостью разрядной горелки ГРЛ. Катод 6 установлен на керне (держателе), который в данном конкретном случае образует с герметизирующим элементом 1 цельную деталь. В теле герметизирующего элемента 1 выполнено сквозное отверстие, в котором установлен откачной штенгель 7. Сквозное осевое отверстие в герметизирующем элементе 1 снабжено кольцевой ступенью 8. Штенгель 7, как и герметизирующий элемент 1, выполнен из ниобия и установлен в сквозном осевом отверстии так, что его торец примыкает к кольцевой ступени 8. Штенгель 7 соединен с герметизирующим элементом 1 посредством цилиндрического спая 9 на основе титанового припоя с поверхностью сквозного осевого отверстия в герметизирующем элементе 1 вне зоны кольцевой ступени 8. Сквозное осевое отверстие в герметизирующем элементе 1 в зоне кольцевой ступени 8 заполнено припоем 10, который в данном конкретном случае представляет собой сплав титана и никеля.The sealing element 1 is connected by means of a cylindrical junction 2 with the inner surface of the straight tubular shell 3 of the discharge burner. The sealing element 1 is provided with an internal cavity 4, communicating through the through channel 5 with the working cavity of the discharge torch of the GRL. The cathode 6 is mounted on a core (holder), which in this particular case forms an integral part with a sealing element 1. A through hole is made in the body of the sealing element 1, in which a pumping plug 7 is installed. The through axial hole in the sealing element 1 is provided with an annular step 8. The plug 7, like the sealing element 1, is made of niobium and installed in the through axial hole so that it the end face is adjacent to the annular stage 8. The ram 7 is connected to the sealing element 1 by means of a cylindrical junction 9 based on a titanium solder with the surface of the through axial hole in the sealing element 1 outside the end stage 8. The through axial hole in the sealing element 1 in the area of the annular stage 8 is filled with solder 10, which in this particular case is an alloy of titanium and nickel.

Пайкой называется процесс соединения металлов в твердом состоянии путем введения в зазор между спаиваемыми деталями промежуточного металлаприпоя, который плавится при более низкой температуре, чем соединяемые металлы [12]. При расплавлении припой заполняет зазор между поверхностями соединяемых деталей, образуя жидкую металлическую прослойку, кристаллизация которой приводит к образованию паяного шва. При пайке формирование шва определяется, главным образом, процессами смачивания и капиллярного течения на границе «поверхности детали - расплав припоя». Пайку осуществляют при температуре ниже точки плавления металла соединяемых деталей, что позволяет получить непрерывный контакт без нарушения формы и размеров конструкции, а самое главное без изменения структуры металла соединяемых деталей. Таким образом, устраняется причина возникновения в сплавляемых деталях напряжений, которые могут привести к разгерметизации токоввода и выходу ГРЛ из строя при воздействии на нее виброударных нагрузок.Soldering is the process of solid metal joining by introducing an intermediate solder, which melts at a lower temperature than the joining metals, into the gap between the parts to be soldered [12]. When melting, the solder fills the gap between the surfaces of the parts to be joined, forming a liquid metal layer, the crystallization of which leads to the formation of a soldered seam. When soldering, the formation of the weld is determined mainly by the processes of wetting and capillary flow at the boundary “surface of the part - solder melt”. Soldering is carried out at a temperature below the melting point of the metal of the parts to be joined, which allows continuous contact without disturbing the shape and size of the structure, and most importantly, without changing the structure of the metal of the parts being joined. Thus, the cause of the occurrence of stresses in the alloyed parts is eliminated, which can lead to depressurization of the current lead and the failure of the GRL when it is subjected to vibration-shock loads.

Для образования надежного спая необходимо, чтобы расплав припоя смачивал металл спаиваемых деталей и растекался по поверхности спаиваемых деталей [12]. Экспериментально установлено, что наибольшая прочность паяных соединений достигается при зазорах между спаиваемыми деталями (в данном конкретном случае - между герметизирующим элементом 1 и штенгелем 7) в пределах 0,02…0,1 мм [13].For the formation of a reliable junction, it is necessary that the solder melt wet the metal of the soldered parts and spreads over the surface of the soldered parts [12]. It was experimentally established that the greatest strength of soldered joints is achieved with gaps between the soldered parts (in this particular case, between the sealing element 1 and the plug 7) in the range of 0.02 ... 0.1 mm [13].

Количество припоя, форма его навески (до расплава) и пространственное размещение играет существенную роль в получении качественного шва. Именно поэтому, в данном конкретном случае, при заполнении припоем сквозного осевого отверстия в герметизирующем элементе в зоне кольцевой ступени 8 использован припой сплава титана с никелем, навеска которого в форме таблетки первоначально (до откачки и заполнения горелки ГРЛ) размещена в откачном штенгеле и выше кольцевой ступени 8. После откачки и заполнения горелки ГРЛ рабочим веществом осуществляется расплав припоя 10, температура плавления которого ниже температуры плавления припоя в зонах спая 2 и 10. При пайке используется верхняя граница интервала температуры плавления припоя, которая характеризует точку растекания. В данном конкретном случае для заполнения сквозного осевого отверстия герметизирующего элемента 1 в зоне кольцевой ступени 8 используется припой из сплава титана с никелем, поскольку его температура плавления составляет 955°С [8]. При расплавлении припой 10 под действием силы тяжести и за счет действия капиллярных сил заполняет сквозное кольцевое отверстие в герметизирующем элементе 1 в зоне кольцевой ступени 8, причем в процессе заполнения отверстия в зоне кольцевой ступени 8 происходит взаимодействие припоя 10 с ниобием, из которого изготовлен герметизирующий элемент 1, что приводит к увеличению вязкости расплава и препятствует его дальнейшему проникновению в отверстие в зоне кольцевой ступени 8. Высота (h) кольцевой ступени 8 выбирается с учетом максимальной длины затягивания припоя 10 в отверстие в зоне кольцевой ступени 8 и в соответствие с [12] составляет:The amount of solder, the shape of its sample (before melt) and spatial distribution plays a significant role in obtaining a high-quality weld. That is why, in this particular case, when filling a through axial hole in the sealing element in the sealing element in the zone of the annular stage 8, a solder of an alloy of titanium with nickel was used, the sample of which in the form of a tablet was initially placed (before pumping out and filling the GRL burner) placed in the evacuation plug and above the annular stages 8. After pumping out and filling the GRL burner with a working substance, the solder 10 is melted, the melting temperature of which is lower than the melting temperature of the solder in the junction zones 2 and 10. When soldering, the upper ranitsa solder melting temperature range which characterizes the point spreading. In this particular case, to fill the through axial hole of the sealing element 1 in the zone of the annular stage 8, a solder of an alloy of titanium with nickel is used, since its melting point is 955 ° C [8]. During melting, the solder 10 under the influence of gravity and due to the action of capillary forces fills a through annular hole in the sealing element 1 in the zone of the annular stage 8, and during the filling of the hole in the zone of the annular stage 8, the solder 10 interacts with the niobium from which the sealing element is made 1, which leads to an increase in the viscosity of the melt and prevents its further penetration into the hole in the zone of the annular stage 8. The height (h) of the annular stage 8 is selected taking into account the maximum length tightening the solder 10 into the hole in the zone of the annular stage 8 and in accordance with [12] is:

где σ - коэффициент поверхностного натяжения припоя 10 в состоянии расплава;where σ is the surface tension coefficient of solder 10 in the melt state;

ρ - плотность припоя 10 в состоянии расплава; g - ускорение силы тяжести; d -величина диаметра сквозного осевого отверстия в герметизирующем элементе 1 в зоне кольцевой ступени 8.ρ is the density of solder 10 in the melt state; g is the acceleration of gravity; d is the diameter of the through axial hole in the sealing element 1 in the zone of the annular stage 8.

Таким образом, с учетом того, что величина диаметра откачного штенгеля 7 не превышает, как правило, 3 мм при толщине стенки 0,3 мм, высота кольцевой ступени 8 должна составлять не менее мм.Thus, taking into account the fact that the diameter of the pumping ram 7 does not exceed, as a rule, 3 mm with a wall thickness of 0.3 mm, the height of the annular step 8 should be at least mm

Предлагаемая конструкция обеспечивает высокую механическую прочность токоввода в ГРЛ с цезиевым наполнением и, соответственно, повышает надежность ГРЛ при ее эксплуатации в условиях повышенных виброударных нагрузок. Следует также отметить, что предлагаемая конструкция обеспечивает строгую повторяемость при изготовлении ламп пространственную фиксацию получения наиболее холодной точки и, соответственно, обеспечивает стабильность параметров генерируемого ГРЛ ИК излучения.The proposed design provides high mechanical strength of the current lead in the GRL with cesium filling and, accordingly, increases the reliability of the GRL during its operation under conditions of increased vibration shock loads. It should also be noted that the proposed design provides strict repeatability in the manufacture of lamps, spatial fixation of obtaining the coldest point and, accordingly, ensures the stability of the parameters of the generated GRL IR radiation.

Токоввод в ГРЛ с цезиевым наполнением в соответствии с заявляемым решением разработок для серийного производства с использованием типовых технологий и стандартного оборудования.The current lead in the GRL with cesium filling in accordance with the claimed development solution for serial production using standard technologies and standard equipment.

Литература:Literature:

1. Гайдуков Е.Н. Создание ламп накачки твердотельных лазеров на основе дугового разряда в парах щелочных металлов: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., 1984.1. Gaidukov E.N. Creation of pump lamps of solid-state lasers based on an arc discharge in alkali metal vapors: The dissertation for the degree of candidate of technical sciences, M., 1984.

2. А.С. СССР №1043764, H01J 61/36, 23.09.83. Бюл.№35.2. A.S. USSR No. 1043764, H01J 61/36, 09/23/83. Bull.№35.

3. Любимов М.Л. Спаи металла со стеклом, М.: Энергия, 1968.3. Lyubimov M.L. Joints of metal with glass, M .: Energy, 1968.

4. Светотехника, 1998, №3, с.16.4. Lighting engineering, 1998, No. 3, p.16.

5. А.С. СССР №1085435, H01J 61/36.5. A.S. USSR No. 1085435, H01J 61/36.

6. А.С. СССР №1056305, H01J 9/24, 23.11.83. Бюл.№43.6. A.S. USSR No. 10556305, H01J 9/24, 11.23.83. Bull. No. 43.

7. А.С. СССР №1380514, H01J 9/00.7. A.S. USSR No. 1380514, H01J 9/00.

8. Гавриш С.В. Разработка и исследование импульсного источника ИК излучения с разрядом в парах цезия: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, М., 2005.8. Gavrish S.V. Development and research of a pulsed source of infrared radiation with a discharge in cesium vapor: The dissertation for the degree of candidate of technical sciences, M., 2005.

9. Патент РФ на ПМ №95430, H01J 61/02, 27.06.2010. Бюл.№18.9. RF patent for PM No. 95430, H01J 61/02, 06/27/2010. Bull.№18.

10. Бадьянов Б.Н., Давыдов В.А. Сварочные процессы в электронной технике, М.: Высшая школа, 1988.10. Badyanov B.N., Davydov V.A. Welding processes in electronic technology, M .: Higher school, 1988.

11. Батыгин В.Н., Метелкин И.И., Решетников A.M. Вакуумно-плотная керамика и ее спаи с металлами, М.: Энергия, 1973.11. Batygin V.N., Metelkin I.I., Reshetnikov A.M. Vacuum-dense ceramics and its junctions with metals, M.: Energy, 1973.

12. Петрунин И.Е. Физико-химические процессы при пайке, М.: высшая школа, 1972.12. Petrunin I.E. Physico-chemical processes during soldering, M .: higher school, 1972.

13. Кавалевский Р.Е., Чекмарев А.А. Конструирование и технология вакуумплотных паяных соединений, М.: Энергия, 1968.13. Kavalevsky R.E., Chekmarev A.A. Design and technology of vacuum-tight soldered joints, M .: Energy, 1968.

Claims

A lead-in to a cesium-filled gas discharge lamp containing a sealing element connected via a cylindrical junction to the inner surface of a straight tubular casing made of leucosapphire, provided with a through axial hole, in which an evacuated plug is installed coaxially with the sealing element to ensure electrical contact with it, the internal cavity which is hermetically separated from the side facing towards the discharge gap from the working cavity of the lamp, which differs m, that the surface of the through axial hole in the sealing element is provided with an annular step adjacent to the end face of the pumping plug, the installation of the pumping plug in the sealing element is made by soldering one side of the outer side surface of the pumping plug and the surface of the through axial hole in the sealing element outside the annular zone steps, and in the zone of the annular step, the through axial hole in the sealing element is filled with solder, and the value of internal ametra the exhaust pump tube exceeds the diameter of the through hole in the axial zone of the annular step and the height of the annular steps is at least

where σ and ρ are the tension coefficient and solder density in the melt state, respectively.