GB/T 25495-2010 吸气剂金属释放特性测试方法

　　ICS 31-030 L 90

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 25495—2010

　　代替 GB/T 6626. 1—1986,GB/T 9506. 6—1988,GB/T 9506. 2—1988

　　吸气剂金属释放特性测试方法

　　Testmethodsformetalreleasing characteristicsofgetters

　　2010-12-01发布 2011-05-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 25495—2010

　　前 言

　　本标准是将以下标准整合后进行修订的 :

　　—GB/T 6626. 1—1986《释汞吸气剂性能测试方法 释汞吸气剂释汞特性的测试方法》;

　　—GB/T 9506. 6—1988《掺氮吸气剂钡膜分布测试方法》;

　　—GB/T 9506. 2—1988《蒸散型钡吸气剂得钡量测试方法》。

　　本标准与原标准相比主要变化如下 :

　　— 取消释汞吸气剂释汞 特 性 的 测 试 方 法 中 的 名 词 术 语 , 在 规 范 性 引 用 文 件 中 新 增 GB/T 4314 《吸气剂术语》;

　　— 将 GB/T 6626. 1—1986《释 汞 吸 气 剂 性 能 测 试 方 法 释 汞 吸 气 剂 释 汞 特 性 的 测 试 方 法》与GB/T 9506. 2—1988《蒸散型钡吸气剂得钡量测试方法》中的测试系统 、方法合并 ;

　　— 取消试验设备中的无脂球阀 ;

　　— 将试验中测试室的尺寸按使用用途分类改为按金属释放量分类 ;

　　— 将释汞量 、得钡量加热完后称重时间由 15 min更改为 5 min内 ;

　　— 释汞特性曲线的测试由 400 ℃开始提高到 500 ℃开始 ;

　　— 取消平均值 、标准偏差的计算方法 ;

　　— 取消得钡量一致性测试 ;

　　— 取消测试报告格式 ;

　　— 将 GB/T 9506. 2—1988《蒸散型钡吸气剂得钡量测试方法》中的蒸散曲线绘制方法中的起蒸时间的控制表述进行修订 ;

　　— 根据 GB/T 1. 1—2000的要求进行格式修订 。

　　本标准代替下列标准 :

　　—GB/T 6626. 1—1986《释汞吸气剂性能测试方法 释汞吸气剂释汞特性的测试方法》;

　　—GB/T 9506. 6—1988《掺氮吸气剂钡膜分布测试方法》;

　　—GB/T 9506. 2—1988《蒸散型钡吸气剂得钡量测试方法》。

　　本标准由全国半导体设备和材料标准化技术委员会提出并归 口 。

　　本标准起草单位 :南京华东赛斯真空材料有限公司 、工业和信息化部电子工业标准化研究所 、中国电子科技集团公司第十二研究所 。

　　本标准主要起草人 :薛函迎 、郭卫斌 、张巨先 、刘筠 。

　　本标准所代替标准的历次版本发布情况为 :

　　—GB/T 6626. 1—1986;

　　—GB/T 9506. 6—1988;

　　—GB/T 9506. 2—1988。

　　Ⅰ

　　GB/T 25495—2010

　　吸气剂金属释放特性测试方法

　　1 范围

　　本标准规定了吸气剂金属释放特性测试方法 ,如释汞吸气剂的总释汞量 、标准释汞量 、释汞特性曲线及热稳定性的测试方法 、蒸散型钡吸气剂得钡量的测试方法 、掺氮吸气剂钡膜分布测试方法 。

　　本标准适用于真空器件用吸气剂 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款 。凡是注 日期的引用文件 ,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准 ,然而 ,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本适用于本标准 。

　　GB/T 4314 吸气剂术语

　　GB/T 25494—2010 吸气剂成分分析测试方法

　　3 术语

　　GB/T 4314所确定的术语和定义适用于本标准 。

　　4 金属释放量的测试方法

　　4. 1 原理

　　吸气剂金属释放量的测试 ,如释汞吸气剂的总释汞量 、标准释汞量 、蒸散型钡吸气剂得钡量等 ,均采用 “差重法 ”测定释放出的金属量 。

　　4. 2 测试设备和条件

　　对蒸散型吸气剂进行测试时 ,推荐的试样室和高频感应线圈尺寸见表 1。试样应处于圆筒形试样室和高频感应线圈的中央 。通常 ,将试样放置在能够直接朝向试样室顶部蒸散的水平位置上 ,采用同轴蒸散 。对于天线式装架的彩色显像管用吸气剂 ,为使蒸散方向朝对面的玻壁 ,试样支撑架至少要与试样室轴线成 30°角 ;为防止试样在蒸散期间发生位移 ,应采用切向蒸散 。见图 1。

　　1

　　2

　　GB/T 25495—2010

　　1— 前级泵 ;

　　2— 三通真空阀 ;

　　3— 高真空泵 ;

　　4— 隔断阀 ;

　　5— 真空规 ;

　　6— 冷阱(释汞时选用) ;

　　7— 隔断阀 ;

　　8— 放气阀 ;

　　

　　9— 试样室(同轴蒸散时选用) ;

　　10— 试样室(切向蒸散时选用) ;

　　11— 试样室(释汞时选用) ;

　　12— 高频感应线圈 ;

　　13— 吸气剂试样 ;

　　14— 热偶引线 ;

　　15— 试样支撑架 。

　　图 1 测试装置示意图

　　a) 测试台 :真空系统的极限真空必须优于 1× 10- 2 Pa,测试掺气吸气剂时 , 系统应具有相当快的抽速 , 以使试样蒸散期间系统内的最高压强低于 10Pa;

　　b) 高频感应加热器 (300~400)kHz,10 kW ;

　　c) 秒表 ;

　　d) 分析天平 ;

　　e) 真空计 :量程为(0. 001~ 10)Pa;

　　f) 点焊机 ;

　　g) 温度计 :量程为(0~ 1 100) ℃ 。

　　表 1 试样室和高频感应线圈尺寸

　　吸气剂类型

　　试样室

　　高频感应线圈

　　类型

　　释放量

　　mg

　　外径

　　mm

　　长度

　　mm

　　高度a

　　mm

　　内径b Mm

　　高度

　　mm

　　圈数

　　同轴蒸散

　　<25

　　25~ 100

　　>100

　　20

　　35

　　60

　　100

　　250

　　320

　　35

　　150

　　140

　　23

　　51

　　70

　　16

　　22

　　22

　　3. 5

　　5. 5

　　5. 5

　　切向蒸散

　　>100

　　80

　　320c

　　90d

　　51

　　15

　　6~ 10e

　　a 从吸气剂底部到试样室顶部的尺寸 。

　　b 线圈由 3 mm 的铜管制成 。

　　c 试样室轴与铅垂线倾斜 30°。

　　d 从吸气剂中心到试样室顶部的尺寸 。

　　e 每层为 3~ 5 圈的双层线圈 。

　　GB/T 25495—2010

　　4. 3 试件制备

　　4. 3. 1 需要准确控制测试温度的样品,如释汞量的测试 。

　　4. 3. 1. 1 成捆供应的带材

　　从待测剂带上剪下(5. 0±0. 1) cm 长的试样 ,卷成直径约 15 mm 的圆环(双面压结带 , 释汞合金粉层首选置于内侧 ;单面压结 ,无粉层面处于内表面) ,搭接处用点焊法固定 ,焊点应在无粉处 。在远离原有焊点 ,没有覆盖粉末的同一侧边缘对径处分别点焊上丝径为 0. 3 mm、长为(30~ 40) mm 的镍铬和镍硅丝 ,做成试件 。

　　4. 3. 1. 2 环状试样

　　在试样环对径处分别点焊上丝径为 0. 3 mm、长为(30~40) mm 的镍铬丝和镍硅丝 ,做成试件 。

　　4. 3. 1. 3 其他试样

　　有载体试样在试样的载体同一侧边缘相距最远处分别点焊上丝径为 0. 3 mm、长为(30~ 40) mm的镍铬丝和镍硅丝 ,做成试件 ;无载体试样 ,在试样外面用镍带包紧 ,然后在试样同一侧镍带边缘上相距最远处分别点焊上丝径为 0. 3 mm、长为(30~40) mm 的镍铬丝和镍硅丝 ,做成试件 。

　　4. 3. 2 无需准确控制测试温度的样品,如得钡量

　　试样不须焊接热电偶 ,可直接放置在特制的热导率较小的试样支撑架上进行蒸散 。试样支撑架可以用陶瓷 、玻璃等材料制成 ,亦可以用钨 、钼等难熔金属丝制成 。试样离较大的金属零件应有适当的距离 , 以防止高频损失 。

　　4. 4 测试步骤

　　4. 4. 1 用精度为 0. 1 mg的分析天平称量试件的重量 ,记录 W1 。

　　4. 4. 2 将上述试件或试样装入测试系统 ,如需要可以接上温度计 , 当需要记录温度一时间曲线时 ,可以接记录仪 。

　　4. 4. 3 抽真空 ,如果测试金属汞的释放 , 向冷阱注入低于 -25℃的致冷剂 。

　　4. 4. 4 待真空系统内压强低于 5× 10- 2 Pa时 ,调节高频感应加热器输出功率 ,使试样依下表 2 的规范进行加热 。

　　表 2 加热规范

　　吸气剂类型

　　加热规范

　　蒸散型

　　按制造厂家推荐的起蒸时间 、总蒸时间

　　释汞型

　　总释汞量

　　30 s 内线性升温加热到(950±5) ℃ ,保温 300 s

　　标准释汞量

　　30 s 内线性升温加热到(900±5) ℃ ,保温 30 s

　　释汞吸气剂热稳定性

　　30 s 内线性升温加热到(500±5) ℃ ,保温 30 s

　　某指定温度的释汞量

　　30 s 内线性升温加热到指定温度 ±5 ℃ ,保温 30 s

　　4. 4. 5 停止加热后 ,待试样冷却到 100 ℃以下 ,关闭隔断阀 7。

　　4. 4. 6 充入空气或氮气 ,取出试件并称量试件 、记录重量 W2 ,两者时间间隔不得超过 5 min。

　　4. 4. 7 计算重量差 , 即为金属释放量 W=W1 -W2 。

　　4. 5 释汞特性曲线测试

　　为指导用户根据需要选择合理的加热温度 ,可以按以下步骤绘制释汞特性曲线 。

　　4. 5. 1 从 500 ℃开始 ,到 950 ℃止 ,每 50 ℃均须用同批次试样 ,按 3. 4 的测试步骤(加热采用某指定温度的释汞量的规范) ,测试各温度点的释汞量 ,每个温度点至少需要测试 3个试样的释汞量数据 。

　　3

　　GB/T 25495—2010

　　4. 5. 2 计算各个温度点释汞量的平均值 W500 ,W550 , … ,W950 。

　　4. 5. 3 取 10只以上的同批次试样 ,按 GB/T 25494—2010中汞含量的分析方法分析汞含量 ,计算汞含量的平均值 M。

　　4. 5. 4 分别用各温度点的释汞量除以 M 得到各温度点的释汞率 ,Y500=W500/M,Y550=W550/M, … … ,

　　Y950=W950/M。

　　4. 5. 5 绘制释汞特性曲线即温度—释汞率曲线 。

　　4. 6 蒸散曲线

　　为指导用户根据需要选择合理的起蒸时间和总蒸时间 ,可以按以下步骤绘制蒸散曲线 。

　　4. 6. 1 以恒定的总蒸时间和不同的起蒸时间(不同的起蒸时间可通过施加不同的高频功率调整) 蒸散九组试样 。每组试样数可以是一只或一只以上 。起蒸时间的变化范围推荐控制在自吸气剂载体出现最轻微的熔蚀现象的时间值开始 ,均匀地变化到得钡量为制造厂所推荐数值的 50%时的时间值为止 。

　　4. 6. 2 分别采用其他两个总蒸时间值 ,重复 4. 6. 1。

　　4. 6. 3 绘制蒸散曲线 , 即起蒸时间—得钡量曲线 。

　　4. 7 主要误差来源

　　a) 分析天平的零点漂移和精度 ;

　　b) 高频加热功率的波动 ;

　　c) 计时误差 ;

　　d) 载体的蒸发 ;

　　e) 试样室内局部压强过高 ,有可能影响金属的蒸散 。

　　5 掺氮吸气剂钡膜分布测试方法

　　5. 1 原理

　　根据模拟试验的需要 ,选用不同的玻壳 ,利用磁铁把特定尺寸的小镍片固定在玻壳锥 、屏的规定位置 ,而后将其抽真空 ,并在静态真空下 ,通过高频感应加热,蒸散试样 ,钡就会沉积在小镍片及颈 、锥 、屏上 ,利用化学分析方法 ,测出钡膜在颈 、锥 、屏上的重量分布和锥 、屏上的厚度分布 。

　　5. 2 设备

　　a) 测试系统(见图 2) ;

　　b) 高频感应加热器 ;

　　c) 原子吸收分光光度计 ;

　　d) 分析天平 ;

　　e) 有机玻璃防护罩 。

　　4

　　GB/T 25495—2010

　　5

　　1— 前级泵 ;

　　2— 三通真空阀 ;

　　3— 高真空泵 ;

　　4— 隔断阀 ;

　　5— 真空规 ;

　　6— 隔离阀 ;

　　7— 密封圈 ;

　　5. 3 试剂与材料

　　

　　8— 试样 ;

　　9— 模拟玻壳 ;

　　10— 小镍片 ;

　　11— 磁铁 ;

　　12— 高频线圈 ;

　　13— 放气阀 。

　　图 2 钡膜分布测试系统示意图

　　a) 磁铁若干个 ;

　　b) 镍片(厚度为 0. 3 mm~0. 6 mm ,直径为 15 mm~ 25 mm)若干片 ;

　　c) 胶带纸 ;

　　d) 钢瓶乙炔气体 ;

　　e) 钢瓶氧化亚氮气体 ;

　　f) 钡标准液(1mg/mL;将 1. 517g分析纯氯化钡溶于水中 ,稀释至 1 000 mL) ;

　　g) 盐酸溶液(0. 5%) :1份分析纯浓盐酸和 87. 5 份水混匀 ;

　　h) 钾离子溶液(20mg/mL) ;将 38. 134g分析纯氯化钾溶于水中 ,稀释至 1 000 mL;

　　i) 盐酸溶液(4%) :1份分析纯浓盐酸和 10份水混匀 。

　　5. 4 测试步骤

　　5. 4. 1 测试样品制备

　　5. 4. 1. 1 根 据 试 样 的 型 号 , 选 用 相 应 玻 壳 , 用 4%的 盐 酸 溶 液 清 洗 玻 壳 , 并 用 去 离 子 水 清 洗 3 次 后烘干 。

　　5. 4. 1. 2 根据试样型号选择镍片大小 ,并用 4%的盐酸溶液泡洗 5 min以上 ,再用去离子水冲洗 3 次 ,烘干 。

　　5. 4. 1. 3 借助于玻壳外磁铁将管内镍片移至图 2 中规定处 ,用胶带纸把磁铁固定 。

　　GB/T 25495—2010

　　5. 4. 1. 4 把试样焊在电子枪支架上(黑白管)或天线式支架上(彩管) ,制成试件 。用分析天平称重 ,按成品管中的位置装配 。

　　5. 4. 1. 5 借助于氟橡胶密封圈将试验玻壳接至被抽系统上 。根据不同的管型 , 固定好高频线圈 。罩上大型防护罩 。

　　5. 4. 1. 6 利用抽气系统对试验管排气 ,使极限压强低于 2× 10- 3 Pa。

　　5. 4. 1. 7 关闭高真空阀 ,测出系统漏放率 ,在 60 s 内的漏放率应小于 1× 10- 3 Pa ·l/s。

　　5. 4. 1. 8 开启高真空阀 ,把系统抽至极限压强 。

　　5. 4. 1. 9 关闭隔离阀 ,按正常的蒸散工艺蒸散试样 。

　　5. 4. 1. 10 蒸散试样 1 min后 ,打开隔离阀 ,把玻壳与排气系统接通 。

　　5. 4. 1. 11 15 min后 ,关闭高真空阀 ,并对试验系统放大气 。

　　5. 4. 1. 12 升起防护罩 ,取下玻壳 ,小心地取出试件 ,立即称重 。

　　5. 4. 1. 13 将玻壳内镍片按其位置编号 ,逐一地置于相应编号的烧杯中 ,加入少量水 。

　　5. 4. 1. 14 按如下步骤取样 ,测定颈 、锥 、屏上剩余的钡量 ;

　　a) 管颈钡量取样

　　把已取出镍片的玻壳屏向上 ,颈 口 向下倒立 ,用专用橡皮塞塞住颈 口 ,将 0. 5%的盐酸溶液加至管颈 和 锥 的 分 界 处 , 清 洗 钡 膜 , 并 将 洗 后 溶 液 和 未 溶 物 一 起 放 入 500 mL 烧 杯 中 。 再 用0. 5%盐酸溶液洗两次 ,去离子水洗 3 次后 ,把洗液和剩余未溶物一起倒入 500 mL烧杯中 。

　　b) 屏剩余钡量取样

　　用滤纸把颈内部水分擦净后 ,将试验管正立 , 用特制长颈漏斗 ,放置接近屏面 ,从漏斗中加入50 mL左右的 0. 5%盐酸溶液 ,取出漏斗 ,并用手轻轻摇晃玻壳 ,促使屏上钡膜溶于盐酸溶液(注意不要把溶液摇晃到锥上) 。 而后用移液管将洗后溶液吸出 ,放入 500 mL烧杯中 。再用0. 5%盐酸溶液洗两次 ,去离子水洗 3 次后 ,把洗液和剩余未溶物一起倒入 500 mL烧杯中 。

　　c) 锥剩余钡取样

　　将 70 mL 的 0. 5%盐酸溶液倒入玻壳 ,并摇晃玻壳 ,使锥上钡膜溶于盐酸溶液中 ,将此溶液倒入 500 mL烧杯里 。再用 0. 5%盐酸溶液洗 2 次 ,去离子水洗 3 次后 ,把洗液和剩余未溶物 一起倒入 500 mL烧杯中 。

　　5. 4. 2 测定方法

　　按 GB/T 25494—2010中第 4章分别测定各个镍片上 、以及玻壳颈 、锥 、屏上剩余的钡量 。

　　5. 4. 3 数据处理

　　5. 4. 3. 1 各镍片上钡量由式(1)计算

　　miBa = Bai ×V …………………………( 1 )

　　式中 :

　　miBa— 第 i个镍片上钡的质量 ,g;

　　Bai— 在标准溶液系列曲线上查得试样的钡量 ,g;

　　V— 试样所选择的稀释倍数 。

　　每个镍片上钡膜的厚度由式(2)计算 :

　　…………………………( 2 )

　　式中 :

　　δ— 钡膜厚度 ,nm;

　　S— 镍片面积 ,cm2 ;

　　ρBa— 钡的密度,g/cm3 。

　　5. 4. 3. 2 颈、锥、屏上钡量的测定

　　a) 4. 4. 2 中测出 4. 4. 1. 14a)中的钡量即为颈上钡量 ;

　　6

　　GB/T 25495—2010

　　b) 4. 4. 2 中测出 4. 4. 1. 14b)中钡量与锥上所有镍片上的钡量之和即为锥上钡量 ;

　　c) 4. 4. 2 中测出 4. 4. 1. 14c)中钡量与屏上所有镍片上的钡量之和即为屏上钡量 。

　　5. 5 推荐的报告格式

　　5. 5. 1 屏 、锥上钡膜厚度分布的测试报告的推荐格式见表 3 和图 3。

　　表 3 屏、锥上钡膜厚度分布数据

　　编 号

　　厚 度

　　编 号

　　厚 度

　　编 号

　　厚 度

　　1

　　6

　　11

　　2

　　7

　　12

　　3

　　8

　　…

　　4

　　9

　　…

　　5

　　10

　　n

　　图 3 屏、锥上钡膜厚度分布曲线

　　5. 5. 2 玻壳颈 、锥 、屏上钡膜重量分布见表 4。

　　表 4 颈、锥、屏上钡膜分布

　　颈

　　锥

　　屏

　　钡膜总量

　　得钡量

　　mg

　　试验回

　　收率

　　%

　　钡量

　　mg

　　百分率 %

　　钡量

　　mg

　　百分率 %

　　钡量

　　mg

　　百分率 %

　　钡量

　　mg

　　百分率 %

　　注 1: 回收率指得到钡膜总量与试样得钡量的百分比 ;

　　注 2: 各部分钡量与钡膜总量的百比就是百分率 。

　　GB/T 25495—2010

　　GB T 25495 2010

　　— /

　　5. 6 主要误差来源

　　a) 仪表误差 ;

　　b) 操作误差 ;

　　c) 环境误差 。

　　5. 7 注意事项

　　为了防止模拟玻壳爆炸 ,应在测试系统外面加有机玻璃防护罩 。

　　6 试验报告

　　所有的试验报告应包括 :

　　a) 材料制造单位 ;

　　b) 试样名称及编号 ;

　　c) 试验条件 ;

　　d) 试验设备 ;

　　e) 试验结果 ;

　　f) 试验日期及人员 。