電子管的生產(chǎn)過程簡述
電子管的制造是一門相當(dāng)?shù)膶W(xué)問,涉及到物理、化學(xué)等等很多方面,其中蘊(yùn)含的知識非常寬泛,冰棍在此從材料的制備和管子的裝配兩個(gè)層面上簡單地來談一下電子管制造的問題。
首先要有制造的材料,電子管制造之中使用的大都是高純度的金屬材料以及各種無機(jī)、有機(jī)原料,RCA手冊R-13版的附錄之中,RCA公司曾經(jīng)自豪地介紹過一些電子管之中的復(fù)雜技術(shù)。材料科學(xué)是一門復(fù)雜的學(xué)問,我只能簡單地說兩句而已,以下以簡單的旁熱管為例來說明。你可以想象成為是6P1或者6A2這類型的管子。
材料準(zhǔn)備
1、熱絲制備:
用硝化纖維、丁醇、醋酸乙酯的混合液體中,加入細(xì)膩的純凈剛鋁石粉末進(jìn)行研磨,形成懸濁液(美國雷聲公司的配方)。
純凈的鎢絲或者鉬絲,表面用噴涂的辦法,噴上一層剛鋁石懸濁液,然后在900度的溫度下加熱幾分鐘,自然冷卻。然后將熱絲在20%的氫氧化鉀溶液中煮幾分鐘,然后用蒸餾水沖洗烘干,在空氣中加熱到100度幾分鐘,蒸發(fā)溶劑。然后在高溫氫氣爐中以1600-1650度高溫加熱幾分鐘,就可以備用了。
2、陰極制備:
用硝化纖維、丁醇、醋酸乙酯的混合液體中,加入碳酸鋇、碳酸鍶、碳酸鈣,在球磨機(jī)之中研磨7小時(shí)(美國雷聲公司的配方)。
在鎳制的圓筒上進(jìn)行噴涂或者刷涂。
3、電極制備:
根據(jù)計(jì)算所采用的材料,比如屏極用的鎳片或者敷鋁鐵等等材料,預(yù)先經(jīng)過適當(dāng)?shù)暮诨ò凑招枰瑳_制成適當(dāng)?shù)男螤睢?/FONT>
在自動繞絲機(jī)上繞制柵極絲(在20年代已經(jīng)采用了自動繞絲機(jī)),形成柵極。柵極所用金屬絲以及繞制工藝都是極其嚴(yán)格,尤其是高跨導(dǎo)的寬頻帶電壓放大管的柵極絲的直徑和間距都非常非常小
(普通中放大系數(shù)三極管的柵極絲大概是0.00009英寸,高放大系數(shù)管還要小一些,而寬頻帶電壓放大管的柵極絲直徑還要小一個(gè)數(shù)量級以上,一些山寨廠之所以只能制造205 101之類老舊型號,就是他們制造不了其它的管子)。
根據(jù)計(jì)算裁制云母片成為一定的形狀。
根據(jù)計(jì)算,準(zhǔn)備適當(dāng)?shù)牟ず托局?/FONT>
對于金屬材料進(jìn)行化學(xué)清洗,然后進(jìn)行燒氫處理,對于在高溫中和氫氣有反應(yīng)的金屬在真空爐中進(jìn)行高溫處理。
管芯裝配
將不同的原料裝配到芯柱上,采用的是點(diǎn)焊工藝,采用多種方法來固定電極。如同大家透過玻璃看到的一樣,或者砸碎一個(gè)管子,你可以看的更加清楚。
排氣工藝
1、設(shè)備:
通常有機(jī)械泵(大部分是活塞泵+旋片泵)作為第一級抽氣。然后是多級擴(kuò)散泵(油擴(kuò)散泵或者水銀擴(kuò)散泵)作為次級抽氣,并且配有冷凝器和加熱器,檢查真空度用電離規(guī)表。
2、工藝:
連接電子管和接頭部分,開動機(jī)械泵,在半個(gè)小時(shí)以內(nèi)氣壓表應(yīng)該達(dá)到1/1000到1/10000個(gè)大氣壓。此時(shí)可以開啟電離規(guī)表測量真空度。
然后開動擴(kuò)散泵,在半個(gè)小時(shí)以內(nèi),讓氣壓表達(dá)到1/200000個(gè)氣壓。然后拉下來烘箱,像烤面包一樣烤電子管,溫度為450到500度,此時(shí)真空度會下降,仍然抽氣。同時(shí)加熱主冷凝器。直到氣壓表重新為1/200000個(gè)氣壓。
關(guān)閉烘箱,電子管自然冷卻到100度以下,此時(shí)真空表應(yīng)該在1/200000到1/500000個(gè)大氣壓左右,拉上爐子。
對于電子管的燈絲逐漸加上電壓,觀察電離表的讀數(shù),直到燈絲在550度左右,氣壓表在1/2000000大氣壓以下。用液態(tài)氮冷卻主冷凝器,用光測高溫表測量燈絲溫度,一般在900度老練,1100閃練,經(jīng)過一個(gè)比較長的復(fù)雜的過程之后,氧化物陰極便已經(jīng)激活。
然后可以用感應(yīng)加熱的辦法蒸發(fā)消氣劑,此時(shí)氣壓表的應(yīng)該在1/50000000大氣壓以下,用煤氣火焰封口電子管。
此時(shí)抽氣系統(tǒng)還在繼續(xù)工作,然后停止向主冷凝器中注入液氮,冷凝器逐漸恢復(fù)到室溫。關(guān)閉擴(kuò)散泵的加熱器。當(dāng)擴(kuò)散泵的油溫在60度以內(nèi)時(shí)候,關(guān)閉擴(kuò)散泵到機(jī)械泵的閥門,然后關(guān)閉擴(kuò)散泵風(fēng)扇和機(jī)械泵。
經(jīng)過以上工藝制造的電子管的品質(zhì)肯定是極其優(yōu)秀的,但是對于機(jī)械化制造的電子管而言,通常比上述的工藝要有所簡化,主要是排氣部分工業(yè)化生產(chǎn)的時(shí)候,是連續(xù)工作而不是上述的斷續(xù)工作,不過它們的質(zhì)量仍然是有保證的。
值得注意的是,不同的電子管廠家的配方是不相同的,這也就是不同電子管的使用壽命會有差異的緣故,當(dāng)然對于大型的生產(chǎn)廠而言,他們的電子管質(zhì)量是有所保證的。對于山寨廠而言,質(zhì)量當(dāng)然不能保證。美國的RCA公司號稱它們電子管真空度可以達(dá)到1/100,000,000大氣壓,我相信這是比較可信的。起碼我遇到的RCA公司的電子管,即使是比較早期的產(chǎn)品,性能仍然相當(dāng)不錯。而天津山寨廠的產(chǎn)品能達(dá)到什么技術(shù)水平,因?yàn)槲覐膩頉]有用過,這里不得而知。不過,曾經(jīng)很早以前,有些朋友買過天津的300B,在很短時(shí)間以內(nèi)損壞的例子很多。
在這里附帶說明一下電子管內(nèi)部出現(xiàn)藍(lán)光的問題
出現(xiàn)藍(lán)光的原因很多,有些是電極之間的藍(lán)光,有些是玻璃殼上面的藍(lán)光。通常,電極之間出現(xiàn)藍(lán)光的原因是電子管內(nèi)部的電位差過高,導(dǎo)致出現(xiàn)電弧,這在一些工作電壓高的功率管之中常常能見到。當(dāng)然如果是因?yàn)殡娮庸艿恼婵斩冉档鸵矔霈F(xiàn)電極之間的藍(lán)光現(xiàn)象,不過一般而言真空度緩慢降低的管子,它的消氣劑通常會出現(xiàn)減少的情況。
還有一種情況是玻璃外殼上面出現(xiàn)了藍(lán)光,這在一些透明玻璃外殼管常常見到,比如6P3P 300B都有,這是電極構(gòu)造造成的原因,通常設(shè)計(jì)優(yōu)良的電極系統(tǒng)中,雜散電子轟擊玻璃殼的情況很少,但是有些管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上或者裝配上有問題的情況下,會出現(xiàn)一定的電子轟擊玻璃殼的情形,此種情況下,輕則容易引起雜音并且管子的電流特性變得不平均,在嚴(yán)重情況下,對于大功率管而言,會導(dǎo)致玻殼電位梯度改變,引起玻殼電解或者甚至于炸裂,所以一般而言,玻璃外殼上沒有藍(lán)光是正常的。
有些功率管都采用了噴碳的辦法,一則功率管容易散熱,二則外殼電位是平均的,不會引起各種問題。有些大師們鼓吹的“飄逸、神秘……”的藍(lán)光,完全是胡說八道沒有任何依據(jù)。我特別喜愛6P6P這只管子,通常我看到的都是噴碳的,仔細(xì)觀察下可以看到,噴碳管和沒有噴碳的比較而言,藍(lán)光少了許多。
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