无极灯排气台的研制(2)

图3 无极灯排气台结构图

　　无极灯灯管工作的本底真空度要求达到10^-3Pa 以上，通过样机的研制和试验证明该真系统能很好地满足无极灯的生产要求。真空测量真实反映了无极灯的真空度，充气压强控制精确、操作方便。

2.2、烘烤系统

　　虽然活动于管壳或器件内部的气体分子比较容易被真空泵抽除，但吸附在管壳内壁和渗透到管体材料内部的气体是不易被抽除的，因此就必须对管壳进行加热烘烤以提高气体的逸出能量，加速气体分子逸出并及时被真空泵抽除。烘烤系统是无极灯排气台中能耗最大的部分，温度适宜的烘烤系统有利于管内吸附气体的抽除。从图4的外观图上可见，该烘烤系统采用的是内加热方式。烘箱保温性能好，温度均匀，内表层有一层热辐射层，能在500℃时保温，烘箱外壁温度不超过60℃，烘箱温度可控可调。为了充分利用烘箱中的余热，节约能源，设计了两个工作面，台面上安装了滑道方便变换工作面。

图4 无极灯排气台外观图

2.3、充气系统

　　为了提高无极灯内工作气的纯度，真空系统必须尽量减少无用空间，减少内表面放气面积，进一步提高系统真空度；在此基础上定量充入无极灯工作所需的氩气和工作气体，（如图5 所示）保证充入气体的纯度和压力。

图5 无极灯充气系统示意图

　　为了将吸附在管壁上的水蒸汽抽除，确保灯管达到稳定的真空度，设计了一个氮气充气入口，向系统中充入热氮，氮是活性分子且分子量较大，它有较强的置换特性及较小的脱附能，高浓度的氮气不但能置换出吸附在玻璃内表面的水分子，而且将裹挟水蒸汽由真空泵抽出，从而确保了无极灯的本底真空度。国内一些设备也有采用氩气冲洗的，但是，氩气和氮气相比，成本高。

　　为了提高轰击灯管壁的等离子体的动能，需向灯管中充入适量的工作气体。因此，在排气工艺中当灯管达到本底真空度后需向管壳中充入惰性气体氩气和工作气体。工作气体比较昂贵，而且对充入的量及纯度有一定的要求。因此，在结构设计时采用了针阀和计量规来控制和检测工作气体的充入量。这样制作的无极灯管一致性和重复性都比较好。

2.4、工作气体回收

　　由于无极灯的工作气体比较昂贵，从降低无极灯制作成本的角度出发，对于管道中多余的工作气体，设计了回收系统。由图3 可知，该回收系统由回收阀、液氮罐和工作气体回收瓶组成。

3、结论

　　论文针对无极灯的工艺要求，完成了灯管排气台的研制工作。由机械泵和扩散泵组成的真空系统，保证了灯管的本底真空度；两个工作面烘烤系统节约了能源；真空测量系统的合理配置，有效地控制惰性气体和工作气体的充气，保证了灯管中的气体的比例和浓度，回收系统则节约了成本。测试结果证明，采用此设备生产的无极灯灯管的显色特性大于81~82以上，调整耦合器的相关参数（磁场强度间隙大小、线圈圈数及绕线方向等）光通量也满足无极灯的要求，所生产的无极灯的放光效率和寿命优于国内同类产品。