电子管石墨阳极

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石墨阳极特性

任何来源的电能最终都要以热能出现。电子管内的阳极必须尽可能有效地能将这种热能消散。

石墨允许功率耗散的增加，因此电子管元件的温度较低。电子装备时常遭受到意外的或故意的超负荷。石墨可以经济地生产出许多不同形状和大小的制品，加工出的尺寸在使用时可以保持它的精密度，因为它不会发生扭曲变形。

石墨阳极几乎已经用于所有常用的各种形状、各种尺寸和各种形式的电子管中。汞弧整流器用的阳极，可能是制品中最大的；而用于OZ—5型整流管的（直径0.049时，长0.375时），则是最小的。一种较大的如HF—1000型空气冷却的功率管所用的石墨阳极。石墨阳极材料是用电炉把炭焙烧，使炭转变为人造石墨而成。焙烧后密度增加，而电阻则降低很多。杂质在焙烧时挥发掉，直到剩余含量只有0.08％或更少。应用适当的真空抽气系统可以使焙烧后的人造石墨很快地进一步脱气，并且耐久不变。下面是石墨阳极一些特性。

（1）辐射发射率： 石墨的发射率在较高温度下降低。但是，尽管如此，它的降低的最小值和其他材料比较还是相当高，因此温度对发射率的影响在这里是不重要的。石墨在瞬时峰值负荷的热消散方面也因为发射率高而效率较好。下图是石墨阳极的热辐射和其他金属阳极材料的比较。

（2）热导率： 一种阳极材料能够具有高的热导率就可以允许设计成较小尺寸的阳极。阳极和其他元件之间具有较低的静电电容量，故可以容许在较高的频率下使用。石墨阳极在这两方面都具有优越性。

（3）线性膨胀系数： 一个发射管的工作频率只能在经过了彻底的预热时间以后才能测定出。在这个时间里，如果材料具有大的线性膨胀，频率将发生偏移。石墨的线膨胀系数很小，频率稳定。石墨在高温中经过脱气不会引起测量的困难，石墨阳极不会发生扭曲变形。

石墨阳极的功能

（1）吸气作用： 石墨阳极能够吸收一定数量的气体。用石墨阳极的电子管经过长时间高的超负荷使用后会出现气体痕迹，但一经回到正常负荷，通常在短时间内就可以清除掉这些痕迹。

（2）蒸汽压力： 石墨的蒸汽压力在 1000℃ 温度下是 360 ×10^-12mm。

（3）脱气： 诺尔歇和马歇尔研究了石墨阳极在真空管的脱气，并和他们对金属电极在真空管中脱气的其他研究结果作比较。下图是一个直径为 23/32in、厚为1/4in 的钨氩整流管用的人造石墨阳极脱气测定分析图。测定时先在氢气炉内初步点火加热到1500℃，随后再在阿森姆真空炉内加热到1800℃。有些试样曾在氢气炉内进行第二次点火加热，试图脱除吸收的氧气。

石墨在2150℃温度下经过脱气有可能使得随后加热到更高温度时也不再放出气体。在1700～2200℃温度范围内放出的气体主要是氮气。经过完全脱气的石墨，如果随后暴露在空气中，它将吸收氧气。这种氧气在石墨中被这样牢固地吸附住，只有加热到2150℃，才能把它以一氧化碳的形式脱除出来。用沥青为黏合剂的普通石墨，没有在真空炉中经过1800℃初步点火处理的，每克试样放出10000mm³的气体。没有经过预先处理的人造石墨，每克试样放出270mm³气体。

石墨阳极处理工艺

石墨阳极装配之前必须在1000℃或更高的温度下用氢气脱气半小时。对于敷钍的钨丝，通常在元件装配好并封入以后把它炭化。方法是让电子管部分抽空，引入乙炔气或苯蒸汽，使炭沉积在明亮的钨丝上。这种炭化处理最好在石墨阳极装入以前进行。

石墨阳极容积较大，这意味着有较多的气体必须脱除，因而也就需要有较大容量的抽吸系统才能在乏气进度安排上给出相当于其他任何阳极材料抽吸时所容许的速度。这个抽吸系统必须能够乏气到10^-7，或者更好能达到10^-9μm。

有时会遇到电子管玻璃变黑或带有污点。这是由于没有很好注意到第一次抽气的结果。先把玻璃烘焙一个相当长的时间，烘焙温度，只要不会损坏到玻璃，应该尽量地高，通常在400℃。烘焙以后，开始抽气，一直连续抽到麦克劳德低压计变成不动为止。然后开始外部轰击，轰击时先用低输入功率电，再逐渐增加，直到从阳极第一次涌出的气体被点燃而发生闪光时为止。立即停止加热，经过一个短时间，然后恢复加热。这时可以让阳极在一个短时间内加热到赤热，通常在加热到这一温度以后也不会有闪光的危险。按照这种方法处理，玻璃罩不会出现变黑的痕迹。其余的乏气程序可以按照应用金属阳极电子管的程序进行。无论是内部轰击或是外部轰击，两者在阳极上所形成的最后温度都必须达到1200℃或更高。这样的高温需要有冷却设施，这可以用大风量、高速度的鼓风机产生的空气来冷却。冷却的目的是防止因石墨阳极高的热发射而使玻璃崩溃，同时也防止因温度太高而使玻璃放出气体。

实践表明最好把吸气剂放在管底部分，越低越好。如果把吸气剂存放在阳极最热部分的对面（通常在靠近加固肋的薄壁处），则短时间的超负荷将把吸气剂加热到一点，使吸气剂重行激活，因而它将吸附那些从过热的电子管元件中可能释放出的气体。这在一定限度的超负荷循环使用次数以内是可以成功的，但是，在这以后，吸气剂被用完，下一次超负荷时将造成一个不能适用或者效率差的电子管。

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