ЦЕЗИЕВАЯ ЛАМПА С ДВУМЯ ЛЕЙКОСАПФИРОВЫМИ ОБОЛОЧКАМИ

Полезная модель относится к источникам инфракрасного излучения (ИК) на основе электрического разряда в парах цезия, предназначенных для использования в качестве излучающего элемента в системах оптико-электронного противодействия (ОЭП) для защиты летательных аппаратов от управляемых ракет с инфракрасными головками самонаведения.
Как показала практика, наиболее эффективным источником ИК излучения для бортовых систем ОЭП являются цезиевые лампы с двумя лейкосапфировыми оболочками, функционирование которых осуществляется в условиях принудительного воздушного охлаждения.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой цезиевой лампе с двумя лейкосапфировыми оболочками является лампа, конструкция которой приведена в работе [1]. Указанная лампа, выбранная в качестве прототипа, содержит наполненную плазмообразующей средой на основе цезия разрядную горелку с оболочкой из лейкосапфира, установленную соосно с образованием заполненного неоном зазора во внешней оболочке из лейкосапфира, на противоположных концах которой установлены токоподводы. Герметизация внутренней полости оболочки лампы осуществляется по части наружной боковой поверхности внешней оболочки посредством спая с внутренней поверхностью входящего в состав токо-подвода металлического герметизирующего элемента.
Принципиальная особенность такого спая состоит в том, что обращенные одна к другой в зоне спая поверхности герметизирующего элемента и внешней оболочки лампы выполнены конгруэнтными для обеспечения постоянного по ширине зазора, заполняемого припоем в состоянии расплава.
Следует отметить, что неразъемное состояние внешней оболочки лампы с герметизирующим элементом токоподвода выполняет две, в определенной степени разнородные, функции, являясь частью токоподвода и, одновременно, частью вакуумплотной оболочки. Причем, для обеспечения первой функции необходима достаточная механическая прочность соединения в зоне спая, а для второй - высокая вакуумная плотность соединения.
В простейшем случае, как это имеет место в конструкции цезиевой лампы, выбранной в качестве прототипа, поверхности конгруэнтных в зоне спая деталей (наружная поверхность внешней оболочки и внутренняя поверхность герметизирующего элемента токоподвода) выполнены в виде цилиндрических поверхностей. Такая геометрия внешней оболочки цезиевой лампы в зоне спая с герметизирующим элементом обеспечивает оптимальную величину сопротивления температурным напряжениям при заданной величине толщины оболочки в зоне спая [2] и, следовательно, является оптимальной с точки зрения механической прочности внешней оболочки в зоне спая. Реализованный в лампе, выбранной в качестве прототипа, спай лейкосапфира с металлом относится к категории несогласованных спаев, т.к. указанные материалы обладают различными коэффициентами теплового расширения. Вакуумная плотность такого спая может быть обеспечена только за счет сохранения заданной ширины зазора между спаевыемыми деталями и, в том числе, за счет сохранения их соосности в процессе пайки.
Для получения качественного паяного шва необходимо, чтобы припой в состоянии расплава достаточно быстро и равномерно заполнял зазоры между сочленяемыми деталями и образовывал (после затвердения) достаточно прочное соединение. Затекание жидкого припоя в узкие зазоры обычно осуществляется под действием капиллярных сил, а скорость затекания зависит от смачивания припоем сочленяемых поверхностей, вязкости припоя в состоянии расплава и его поверхностного натяжения. Именно поэтому так важно, чтобы величина зазора между сочленяемыми деталями на всех участках спая была неизменна, т.к. при превышении зазора на отдельном участке спая заданной величины действие капиллярных сил уменьшается, и расплав припоя оказывается не в состоянии заполнить такой зазор.
Таким образом, недостаток конструкции цезиевой лампы с двумя лейкосапфировыми оболочками, выбранной в качестве прототипа, заключается в практической невозможности обеспечить соосность внешней оболочки лампы и герметизирующего элемента токоподвода в процессе их спаивания, что необходимо для получения качественного спая.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в увеличении вакуумной плотности зоны спая внешней оболочки с герметизирующим элементом токоподвода лампы.
Технический результат, соответственно, заключается в увеличении надежности цезиевой лампы с двумя лейкосапфировыми оболочками при ее эксплуатации.
Заявляемая цезиевая лампа с двумя оболочками из лейкосапфира, как и лампа, выбранная в качестве прототипа, содержит токоподводы, установленные на противоположных концах внешней оболочки лампы посредством спая обращенных один к другому конгруэнтных в зоне спая участков внутренней поверхности герметизирующего элемента токоподвода и наружной боковой поверхности внешней оболочки.
Отличие заявляемой цезиевой лампы от прототипа состоит в том, что в зоне спая наружной боковой поверхности внешней оболочки придана форма прямого усеченного конуса, обращенного меньшим основанием в сторону торца внешней оболочки.
На фиг.1 приведено схематическое изображение варианта конкретного исполнения заявляемой цезиевой лампы с двумя лейкосапфировыми оболочками.
Цезиевая лампа содержит заполненную плазмообразующей средой на основе цезия разрядную горелку 1, оболочка которой выполнена из лейкосапфира. Горелка 1 установлена соосно с образованием заполненного неоном кольцевого зазора 2 во внешней оболочке из лейкосапфира 3. На противоположных концах внешней оболочки установлены герметизирующие элементы 4 (на фиг.1 показан только один из них) соответствующих токоподводов посредством спая 5. В данном конкретном случае наружная поверхность внешней оболочки 3 в зоне спая 5 имеет форму прямого усеченного конуса, обращенного меньшим основанием в сторону торца внешней оболочки. Соответственно, внутренняя поверхность герметизирующего элемента 4 в зоне спая 5 также имеет форму прямого усеченного конуса, т.е. обращенные друг к другу в зоне спая 5 поверхности внешней оболочки 3 и герметизирующего элемента 4 токоподвода выполнены конгруэнтными.
Особенность предлагаемой конструкции состоит в том, что различное расширение образующих несогласованный спай деталей 3 и 4 при температуре пайки компенсируется осевым перемещением деталей 3 и 4 относительно друг друга, благодаря чему геометрия зазора в зоне спая 5 остается неизменной, что обеспечивает получение надежного в отношении вакуумплотности спая между герметизирующим элементом 4 токоподвода и внешней оболочкой 3.
Следует отметить, что аналогичный используемому в заявляемой конструкции тип спая применяется при изготовлении металлокерамических узлов электровакуумных приборов СВЧ [3], но в цезиевых лампах с двумя лейкосапфировыми оболочками используется впервые.
Промышленная применимость заявляемого решения подтверждается возможностью его многократного воспроизведения в процессе производственного изготовления. Заявляемая лампа разработана для серийного изготовления с использованием стандартного оборудования, современных технологий и комплектации.
Литература:
1. Светотехника, №2, 2008, с.12
2. Рубашев М.А. и др. Термостойкие диэлектрики и их спаи с металлом в новой технике, М.: Атомиздат, 1980
3. Батыгин В.Н., Метелкин И.И., Решетников A.M., Вакуумноплотная керамика и ее спаи с металлами, М.: Энергия, 1973