Un captador es un depósito de material reactivo que se coloca dentro de un sistema de vacío para completar y mantener el vacío. Cuando las moléculas de gas chocan con el material absorbente, se combinan con él químicamente o por absorción . De este modo, el captador elimina pequeñas cantidades de gas del espacio evacuado. El absorbente suele ser un revestimiento aplicado a una superficie dentro de la cámara evacuada.
Inicialmente se crea un vacío conectando un recipiente a una bomba de vacío . Después de lograr un vacío suficiente, se puede sellar el recipiente o se puede dejar funcionando la bomba de vacío. Los captadores son especialmente importantes en sistemas sellados, como los tubos de vacío , incluidos los tubos de rayos catódicos (CRT), el vidrio aislante al vacío (o vidrio al vacío) [1] y los paneles aislados al vacío , que deben mantener el vacío durante mucho tiempo. Esto se debe a que las superficies internas del recipiente liberan los gases absorbidos durante mucho tiempo después de que se establece el vacío. El getter elimina continuamente los residuos de un gas reactivo, como el oxígeno, siempre que sea desorbido de una superficie o penetre continuamente en el sistema (pequeñas fugas o difusión a través de un material permeable). Incluso en sistemas que son evacuados continuamente mediante una bomba de vacío, también se utilizan captadores para eliminar el gas residual, a menudo para lograr un vacío mayor que el que la bomba podría lograr por sí sola. Aunque suele estar presente en cantidades mínimas y no tiene partes móviles, un captador se comporta en sí mismo como una bomba de vacío. Es un sumidero químico definitivo para gases reactivos. [2] [3] [4] [5] [6]
Los captadores no pueden reaccionar con gases inertes , aunque algunos captadores los adsorberán de forma reversible. Además, el hidrógeno suele manipularse mediante adsorción y no mediante reacción.
Para evitar ser contaminado por la atmósfera, el getter debe introducirse en el sistema de vacío de forma inactiva durante el montaje y activarse después de la evacuación. Esto generalmente se hace mediante calor. [7] Los diferentes tipos de captadores utilizan diferentes formas de hacer esto:
Los captadores flash se preparan disponiendo un depósito de material volátil y reactivo dentro del sistema de vacío. Después de que el sistema ha sido evacuado y sellado bajo un vacío aproximado, el material se calienta (generalmente mediante calentamiento por inducción de radiofrecuencia ). Después de evaporarse, se deposita como un recubrimiento en las superficies interiores del sistema. Los captadores flash (generalmente hechos con bario ) se usan comúnmente en tubos de vacío . La mayoría de los captadores pueden verse como una mancha metálica plateada en el interior de la envoltura de vidrio del tubo. Los grandes tubos de transmisión y los sistemas especiales suelen utilizar captadores más exóticos, como aluminio , magnesio , calcio , sodio , estroncio , cesio y fósforo .
Si el getter se expone al aire atmosférico (por ejemplo, si el tubo se rompe o se produce una fuga), se vuelve blanco y se vuelve inútil. Por este motivo, los captadores flash solo se utilizan en sistemas sellados . Un captador de fósforo en funcionamiento se parece mucho a un captador de metal oxidado, aunque tiene una apariencia rosa o naranja iridiscente de la que carecen los captadores de metal oxidado. El fósforo se utilizaba con frecuencia antes de que se desarrollaran los captadores metálicos.
En sistemas que necesitan abrirse al aire para mantenimiento, una bomba de sublimación de titanio proporciona una funcionalidad similar a los captadores flash, pero se puede flashear repetidamente. Alternativamente, se pueden utilizar captadores no evaporables.
Aquellos que no están familiarizados con los dispositivos de vacío sellados, como los tubos de vacío /válvulas termoiónicas, las lámparas de sodio de alta presión o algunos tipos de lámparas de halogenuros metálicos , a menudo notan el depósito brillante del captador de destello y piensan erróneamente que es una señal de falla o degradación del dispositivo. . Las lámparas de descarga de alta intensidad contemporáneas tienden a utilizar captadores no evaporables en lugar de captadores de destello.
Quienes estén familiarizados con dichos dispositivos a menudo pueden hacer evaluaciones cualitativas en cuanto a la dureza o calidad del vacío interno por la apariencia del depósito del captador de destello, con un depósito brillante que indica un buen vacío. A medida que se agota el absorbente, el depósito suele volverse fino y translúcido, especialmente en los bordes. Puede adquirir un aspecto semitranslúcido de color rojo parduzco, lo que indica sellados deficientes o un uso extensivo del dispositivo a temperaturas elevadas. Un depósito blanco, generalmente óxido de bario , indica una falla total del sello en el sistema de vacío, como se muestra en el módulo de visualización fluorescente que se muestra arriba.
El típico getter flash utilizado en pequeños tubos de vacío (visto en el tubo 12AX7, arriba) consiste en una estructura en forma de anillo hecha de una tira larga de níquel, que se dobla en una cubeta larga y estrecha, llena con una mezcla de azida de bario y vidrio en polvo y luego doblado en forma de anillo cerrado. El getter se fija con la abertura del comedero mirando hacia arriba, hacia el vidrio, en el caso específico que se muestra arriba.
Durante la activación, mientras la bombilla todavía está conectada a la bomba, una bobina de calentamiento por inducción de RF conectada a un potente oscilador de RF que opera en la banda ISM de 27 MHz o 40,68 MHz se coloca alrededor de la bombilla en el plano del anillo. La bobina actúa como primario de un transformador y el anillo como una sola vuelta en cortocircuito. Grandes corrientes de RF fluyen por el anillo y lo calientan. La bobina se mueve a lo largo del eje de la bombilla para no sobrecalentarse y no derretir el anillo. A medida que se calienta el anillo, la azida de bario se descompone en vapor de bario y nitrógeno. El nitrógeno se bombea y el bario se condensa en el bulbo por encima del plano del anillo formando un depósito similar a un espejo con una gran superficie. El vidrio en polvo del anillo se derrite y atrapa las partículas que, de otro modo, podrían escaparse sueltas dentro de la bombilla y provocar problemas posteriores. El bario se combina con cualquier gas libre cuando se activa y continúa actuando después de que se sella la bombilla de la bomba. Durante el uso, los electrodos internos y otras partes del tubo se calientan. Esto puede provocar que se liberen gases adsorbidos de piezas metálicas, como ánodos (placas), rejillas o piezas porosas no metálicas, como piezas cerámicas sinterizadas. El gas queda atrapado en la gran área de bario reactivo en la pared del bulbo y se retira del tubo.
Los getters no evaporables , que trabajan a alta temperatura, generalmente consisten en una película de una aleación especial, a menudo principalmente circonio ; el requisito es que los materiales de aleación formen una capa de pasivación a temperatura ambiente que desaparece cuando se calienta. Las aleaciones comunes tienen nombres de la forma St (Stabil) seguidos de un número:
En los tubos utilizados en electrónica, el material getter recubre placas dentro del tubo que se calientan en funcionamiento normal; Cuando los captadores se utilizan dentro de sistemas de vacío más generales, como en la fabricación de semiconductores , se introducen como equipos separados en la cámara de vacío y se encienden cuando es necesario. El material getter depositado y modelado se utiliza en envases de microelectrónica para proporcionar un vacío ultraalto en una cavidad sellada. Para mejorar la capacidad de bombeo del getter, se debe maximizar la temperatura de activación, considerando las limitaciones del proceso. [10]
Por supuesto, es importante no calentar el captador cuando el sistema no esté ya en un buen vacío.
