电真空玻璃真的-！

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电真空玻璃真的---！

玻璃，通常知道的玻璃是按照应用来划分的，如瓶罐玻璃、窗玻璃、汽车玻璃等。虽然大部分玻璃看上去大同小异，但应用不同，玻璃的材料、制作方式等都是不一样的。电真空玻璃就是这样，虽然乍眼看上去觉得很平凡普通，但其实并没有那么简单。

　　电真空器件，如光电倍增管、光源产品等，是根据具体的用途选择不同的材料，除了玻璃以外还有金属、陶瓷等。但因玻璃在成本、制造工艺、透光性上都具有优势，所以是目前应用广泛的材料，此种玻璃即为电真空玻璃，广泛应用于真空电子技术、微电子技术、激光和技术、电光源、高能物理等方面；在宇航工业、能源、汽车工业、化学工业等领域有着极其重要的作用。具体而言，主要用于制作电真空器件的玻璃外壳、玻璃芯柱以及排气管和连接件等，如光电倍增管、光源的外壳。





图1 滨松光电倍增管





图2 滨松光源产品


　　这些玻璃，是用什么做的？


　　电真空玻璃按照化学组成一般分为以下几类：钠钙硅玻璃、铅硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、石英玻璃等。玻璃成分的匹配往往是根据不同的性能需求来决定。不同配比会导致玻璃的热膨胀系数热引起的膨胀或者缩小、电绝缘性、可塑性、透过率等特性有很大区别，而电真空玻璃在这几方面都有较高的要求。


　　电真空器件常会在高温高压高频等条件下使用，因此要求其玻璃必须能够承受这样的环境。具有---的绝缘性则是其中一个非常重要的要求，即导电率和介电损失要小，在使用温度内---足够的电阻率。


　　由于在灯泡芯柱与电子管中，其两电极相距很近，故在工作状态下两极之间总是会存在一定的电势差，这就要求玻璃在电势差的作用下，不被击穿而造成短路。有时这种电势差是很大的，如制造显像管的玻璃，就需要承受10000v以上的工作电压，这就要求电真空玻璃应具有优良的电绝缘性，否则就不能在电子领域中得到广泛的应用。


　　一般用电阻率温度系数tk-100衡量电真空玻璃电绝缘性的好坏，电子领域要求tk-100越高越好。由于大多数玻璃几乎不存在电子导电，玻璃的导电主要归因于碱金属离子在电场作用下的定向移动。因此，玻璃的电绝缘性能主要由其化学成分决定，调节碱金属离子的含量是控制玻璃电绝缘性能的有效办法。


　　此外，电真空玻璃具有---的可塑性也极其重要，以便在制造过程中能够形成各种复杂的形状或尺寸，否则，技艺再---也难做的理想。可塑性与玻璃的粘度有直接关系。粘度随温度变化的快慢是一个很重要的玻璃生产指标，常称其为玻璃的料性即可塑性，粘度随温度变化快的玻璃称为短性玻璃，反之称为长性玻璃。一般来讲，长性玻璃比较易于加工。


　　不同的应用、玻璃不同部位对不同波段光的透过率要求是不同的，如光电倍增管，玻壳部分通常为可见光透过，材料一般选择为硅酸硼玻璃，而窗口玻璃会有较多选择，如可透过可见光的硅硼酸玻璃，可透过紫外光的紫外透过玻璃或者石英玻璃，可透过真空紫外的单晶体mgf2，可透过光的单晶体蓝宝石等等。另外，因为玻壳需要融化到金属终端引脚上，所以其处理方法、玻璃材料和用在窗口上玻璃是不一样的。


　　此外，还有一些极其特殊应用下的材料是很---的。如获得2014"ieee---"殊荣的光电倍增管--滨松20英寸光电倍增管，其玻璃使用的是一种称为"hario 32"的材料。





图3 滨松20英寸光电倍增管





图4 滨松20英寸光电倍增管的制作


　　因为滨松20英寸光电倍增管是用于中微子的探测，在实验中会长期置于几万吨的纯水之下，因此对材料的防水性要求是---的。"hario 32"是一种硬化玻璃，其热膨胀系数较低仅为32，具有---的防水性，以及其他匹配特性，被选为20英寸光电倍增管玻璃的材料。-
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