Применение циркония в электронике

Цирконий является превосходным геттером, что было отмечено еще де-Буром и Фастом в их ранних работах. Опыты, проведенные в последнее время, подтвердили указания этих исследователей о том, что цирконий способен поглотить до 40 атом.% кислорода и до 20 атом. % азота или образовать с ними твердые растворы, причем рентгенографические испытания не обнаруживали образования химических соединений. Это означает, что 1 г циркония (что эквивалентно листу размером 12 см2 при толщине 0,12 мм) способен поглотить 82 см3 кислорода или 30,7 см3 азота, приведенных к нормальным условиям (по температуре и давлению) или, оперируя понятиями, принятыми для вакуумных ламп, 62 400 мкл кислорода и 23 350 мкл азота на грамм циркония. При конструировании ламп желательно брать двойной или же больший объем циркония против расчетного, чтобы устранить возможное распадение металла вследствие его ослабления.

Фаст показал, что оптимальная температура поглощения цирконием водорода составляет 300—400°, а всех других газов (за исключением инертных) — 1000—1500°. Кислород и азот в больших количествах поглощаются ниже этих температур, особенно если тонкая пленка окислов, препятствующая поглощению при низких температурах, удалена путем нагрева металла до 850—900° в вакууме, когда окисел, быстро растворяясь в металле, обнаруживает активную поверхность, являющуюся геттером уже при температуре порядка 600°.
В мощных и генераторных лампах циркониевые выводы можно приваривать к нагреваемым частям лампы, таким, как держатели нити накала, тепловые экраны катода и т. п., или еще лучше, если бы тепловые экраны и аноды изготовлялись из циркония. Цирконий не сплавляется и не образует амальгамы с ртутью. Он может применяться в атмосфере ртутных паров и в ртутных выпрямителях. Цирконий показал отличные результаты при использовании в качестве теплового экрана в сетках ртутных выпрямителей. Цирконий применялся также для трубок держателей нитей накала и различных приспособлений, находящихся вблизи нитей накала или катодов, так чтобы он при работе ламп всегда действовал как геттер, безотносительно к анодной нагрузке и температуре.

Применение циркония в качестве геттера описано Эсперсоном и иллюстрируется фиг. 2. Испытаниям подвергались экспериментальные триоды, имеющие конструкцию излучателя, аналогичную показанной на фиг. 2,6, причем некоторые из них имели циркониевые цилиндры, у других же они отсутствовали. За время испытаний, продолжавшихся в течение 1 тыс. часов, первые показали лучший вакуум, равно как и лучшую эмиссию. На фиг. 3 приводятся эксплуатационные характеристики ламп обоих типов.
Хотя водород поглощается при значительно более низкой температуре, чем кислород и азот, однако возможно поглощение всех этих газов одним геттером. Достигается это путем такого удлинения геттера, чтобы часть его была вне площади, подверженной нагреву излучением. В ином случае необходимо применять два геттера: один, расположенный на участке с температурой 900—1000° и выше, и другой — на участке, где температура примерно 300°.
Цирконий в основном применяется в мощных лампах. Однако последние усовершенствования в конструкции ламп для радиовещания, телевидения и военных целей выявляют тенденцию к замене испаряющихся геттеров циркониевыми, что обеспечивает более длительный срок службы ламп и упрощает процесс их откачки. Цирконий также используется для уменьшения эмиссии сеток. Для этой цели обычно применяется тонко молотый порошок гидрида циркония, который суспензируется в ксилоле, амилацетате или другом подходящем носителе. Суспензия наносится на сетку, затем носитель удаляется нагреванием. Последующей термической обработкой при 1100° в вакууме гидрид разлагается и циркониевое покрытие закрепляется.