Getter - Getter

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(centre) Un tube à vide avec un revêtement "flashed getter" sur la surface intérieure du haut du tube. (à gauche) L'intérieur d'un tube similaire, montrant le réservoir contenant le matériau évaporé pour créer le revêtement getter. Lors de la fabrication, une fois le tube évacué et scellé, un appareil de chauffage par induction évapore le matériau qui se condense sur le verre.

Un getter est un dépôt de matière réactive qui est placé à l'intérieur d'un système de vide , dans le but de compléter et de maintenir le vide. Lorsque les molécules de gaz frappent le matériau getter, ils se combinent avec elle chimiquement ou par absorp tion . Ainsi, le getter élimine de petites quantités de gaz de l'espace évacué. Le getter est généralement un revêtement appliqué sur une surface à l'intérieur de la chambre sous vide.

Un vide est initialement créé en connectant un récipient fermé et étanche à une pompe à vide . Après avoir atteint un vide suffisant, le récipient peut être scellé ou la pompe à vide peut être laissée en marche. Les getters sont particulièrement importants dans les systèmes scellés, tels que les tubes à vide , y compris les tubes à rayons cathodiques (CRT) et les panneaux isolés sous vide , qui doivent maintenir un vide pendant une longue période. Ceci est dû au fait que les surfaces internes du récipient libèrent des gaz adsorbés pendant une longue période après l'établissement du vide. Le getter élimine en permanence les résidus d'un gaz réactif, tel que l'oxygène, tant qu'il est désorbé d'une surface, ou pénétrant en continu dans le système (infimes fuites ou diffusion à travers un matériau perméable). Même dans les systèmes qui sont continuellement évacués par une pompe à vide, des getters sont également utilisés pour éliminer les gaz résiduels, souvent pour atteindre un vide plus élevé que celui que la pompe pourrait atteindre seule. Bien qu'il soit souvent présent en quantités infimes et ne comporte aucune pièce mobile, un getter se comporte en lui-même comme une pompe à vide. C'est un puits chimique ultime pour les gaz réactifs.

Les getters ne peuvent pas réagir avec les gaz inertes , bien que certains getters les adsorbent de manière réversible. De plus, l' hydrogène est généralement manipulé par adsorption plutôt que par réaction.

Les types

Pour éviter d'être contaminé par l'atmosphère, le getter doit être introduit dans le système de vide sous une forme inactive lors de l'assemblage, et activé après l'évacuation. Cela se fait généralement par la chaleur. Différents types de getter utilisent différentes manières de faire cela:

  • Getter flashé - Le matériau getter est maintenu inactif dans un réservoir pendant l'assemblage et l'évacuation initiale, puis chauffé et évaporé, généralement par chauffage par induction . Le getter vaporisé, généralement un métal volatil, réagit instantanément avec tout gaz résiduel, puis se condense sur les parois froides du tube en un mince revêtement, le spot getter ou miroir getter , qui continue d'absorber le gaz. C'est le type le plus courant, utilisé dans les tubes à vide de faible puissance .
  • Getter non évaporable (NEG) - Le getter reste sous forme solide.
    • Revêtement getter - un revêtement appliqué sur les parties métalliques du système de vide qui seront chauffées pendant l'utilisation. Habituellement, une poudre métallique non volatile frittée dans un revêtement poreux à la surface des électrodes des tubes à vide de puissance, maintenue à des températures de 200 ° à 1200 ° C pendant le fonctionnement.
    • Getter en vrac - feuilles, bandes, fils ou pastilles frittées de métaux absorbant les gaz qui sont chauffés, soit en les montant sur des composants chauds, soit par un élément chauffant séparé. Ceux-ci peuvent souvent être renouvelés ou remplacés
    • Pompe Getter ou pompe à sorption - Dans les systèmes de vide de laboratoire, le getter NEG en vrac est souvent conservé dans un récipient séparé avec son propre réchauffeur, attaché au système de vide par une vanne, de sorte qu'il puisse être remplacé ou renouvelé lorsqu'il est saturé.
      • Pompe getter ionique - Utilise une électrode haute tension pour ioniser les molécules de gaz et les entraîner dans la surface getter. Ceux-ci peuvent atteindre des pressions très basses et sont importants dans les systèmes à ultra-vide (UHV).

Getters flashés

Affichage fluorescent à vide mort (de l'air a pénétré et le point de getter est devenu blanc)

Les getters flashés sont préparés en disposant un réservoir de matière volatile et réactive à l'intérieur du système de vide. Une fois le système évacué et scellé, le matériau est chauffé (généralement par chauffage par induction radio fréquence ). Après s'évaporer, il se dépose sous forme de revêtement sur les surfaces intérieures du système. Les getters flashés (généralement fabriqués avec du baryum ) sont couramment utilisés dans les tubes à vide . La plupart des getters peuvent être considérés comme une tache métallique argentée à l'intérieur de l'enveloppe de verre du tube. Les grands tubes de transmission et les systèmes spécialisés utilisent souvent des getters plus exotiques, notamment l' aluminium , le magnésium , le calcium , le sodium , le strontium , le césium et le phosphore .

Si le getter est exposé à l'air atmosphérique (par exemple, si le tube se brise ou développe une fuite), il devient blanc et devient inutile. Pour cette raison, les getters flashés ne sont utilisés que dans les systèmes scellés . Un getter de phosphore fonctionnel ressemble beaucoup à un getter de métal oxydé, bien qu'il ait un aspect rose ou orange irisé qui manque aux getters de métal oxydé. Le phosphore était fréquemment utilisé avant le développement des getters métalliques.

Dans les systèmes qui doivent être ouverts à l'air pour la maintenance, une pompe de sublimation en titane offre des fonctionnalités similaires aux getters flashés, mais peut être flashée à plusieurs reprises. Alternativement, des getters non évaporables peuvent être utilisés.

Ceux qui ne sont pas familiers avec les appareils à vide scellés, tels que les tubes à vide / vannes thermo-ioniques, les lampes au sodium haute pression ou certains types de lampes aux halogénures métalliques , remarquent souvent le dépôt de flash getter brillant et pensent à tort qu'il s'agit d'un signe de défaillance ou de dégradation de l'appareil . Les lampes à décharge contemporaines à haute intensité ont tendance à utiliser des getters non évaporables plutôt que des getters flash.

Les personnes familiarisées avec de tels dispositifs peuvent souvent faire des évaluations qualitatives de la dureté ou de la qualité du vide à l'intérieur par l'apparition du dépôt flash getter, un dépôt brillant indiquant un bon vide. Au fur et à mesure que le getter s'épuise, le dépôt devient souvent mince et translucide, en particulier sur les bords. Il peut prendre un aspect semi-translucide rouge brunâtre, ce qui indique une mauvaise étanchéité ou une utilisation intensive de l'appareil à des températures élevées. Un dépôt blanc, généralement de l' oxyde de baryum , indique une défaillance totale du joint sur le système de vide, comme indiqué dans le module d'affichage fluorescent illustré ci-dessus.

Activation

Le getter flashé typique utilisé dans les petits tubes à vide (vu dans le tube 12AX7, en haut) consiste en une structure en forme d'anneau faite d'une longue bande de nickel, qui est pliée en une longue et étroite auge, remplie d'un mélange d' azide de baryum et verre en poudre, puis plié en forme d'anneau fermé. Le getter est fixé avec son ouverture auge orientée vers le haut vers le verre, dans le cas spécifique décrit ci-dessus.

Lors de l'activation, alors que l'ampoule est toujours connectée à la pompe, une bobine de chauffage par induction RF connectée à un puissant oscillateur RF fonctionnant dans la bande ISM 27 MHz ou 40,68 MHz est positionnée autour de l'ampoule dans le plan de l'anneau. La bobine agit comme le primaire d'un transformateur et l'anneau comme un seul court-circuit. De gros courants RF circulent dans l'anneau, le chauffant. La bobine est déplacée le long de l'axe de l'ampoule afin de ne pas surchauffer et faire fondre la bague. Lorsque l'anneau est chauffé, l'azide de baryum se décompose en vapeur de baryum et en azote. L'azote est pompé et le baryum se condense sur l'ampoule au-dessus du plan de l'anneau formant un dépôt en forme de miroir avec une grande surface. Le verre en poudre dans l'anneau fond et emprisonne toutes les particules qui pourraient autrement s'échapper en vrac à l'intérieur de l'ampoule, causant des problèmes ultérieurs. Le baryum se combine avec n'importe quel gaz libre lorsqu'il est activé et continue à agir une fois que l'ampoule est isolée de la pompe. Pendant l'utilisation, les électrodes internes et les autres parties du tube deviennent chaudes. Cela peut provoquer la libération de gaz adsorbés par les pièces métalliques, telles que les anodes (plaques), les grilles ou les pièces poreuses non métalliques, telles que les pièces en céramique frittées. Le gaz est piégé sur la grande surface de baryum réactif sur la paroi de l'ampoule et retiré du tube.

Getters non évaporables

Article principal: getter non évaporable

Les getters non évaporables , qui fonctionnent à haute température, sont généralement constitués d'un film d'un alliage spécial, souvent principalement du zirconium ; l'exigence est que les matériaux d'alliage doivent former une couche de passivation à température ambiante qui disparaît lorsqu'ils sont chauffés. Les alliages courants ont des noms de la forme St (Stabil) suivi d'un nombre:

Dans les tubes utilisés en électronique, le matériau getter recouvre les plaques à l'intérieur du tube qui sont chauffées en fonctionnement normal; lorsque les getters sont utilisés dans des systèmes de vide plus généraux, comme dans la fabrication de semi-conducteurs , ils sont introduits en tant qu'équipements séparés dans la chambre à vide, et mis en marche si nécessaire. Un matériau getter déposé et modelé est utilisé dans des emballages microélectroniques pour fournir un vide ultra-poussé dans une cavité scellée. Pour améliorer la capacité de pompage du getter, la température d'activation doit être maximisée, compte tenu des limites du processus.

Il est bien entendu important de ne pas chauffer le getter lorsque le système n'est pas déjà dans un bon vide.

Voir également

Les références

  • Stokes, John W. 70 ans de tubes et vannes radio: un guide pour les ingénieurs, les historiens et les collectionneurs. Vestal Press, 1982.
  • Reich, Herbert J. Principes des tubes électroniques. Comprendre et concevoir des circuits simples. Publication Audio Amateur Radio, mai 1995. (Réimpression de l'original de 1941).

Liens externes