હોમમેડ વેક્યૂમ ટ્યુબ્સ માટે ગ્લાસ-ટુ-મેટલ સીલ બનાવવી
વેક્યૂમ ટ્યુબ બનાવવી એ માત્ર એક વિઝન કરતાં વધુ છે. તમારે કાચના આવરણમાં (glass envelope) ધાતુના ઇલેક્ટ્રોડ્સને સીલ કરવા પડશે. તમારે ઉચ્ચ વેક્યૂમ જાળવી રાખીને આ કાર્ય કરવું પડશે. આ કાર્ય માટે ભૌતિકશાસ્ત્ર અને ચોકસાઈપૂર્વકની એન્જિનિયરિંગની જરૂર છે.
મુખ્ય સમસ્યા થર્મલ એક્સપાન્શન (thermal expansion) ની છે. ધાતુ અને કાચ ગરમ થતા વિસ્તરે છે. ઠંડા થતા તેઓ સંકોચાય છે. તેઓ સમાન દરે વધતા-ઘટતા નથી. આ તફાવતને કોએફિશિયન્ટ ઓફ થર્મલ એક્સપાન્શન અથવા CTE કહેવામાં આવે છે.
જો આ દર મેળ ખાતા નથી, તો તણાવ (stress) પેદા થાય છે. આ તણાવને કારણે તિરાડો અથવા લીકેજ થઈ શકે છે. લીકેજ થતી ટ્યુબ નિષ્ફળ જાય છે. સફળ થવા માટે, તમારે ત્રણ વસ્તુઓની જરૂર છે:
- Matched CTEs: કાચ અને ધાતુ સમાન દરે વિસ્તરવા અને સંકોચાવવા જોઈએ. આ ઠંડક દરમિયાન તણાવને અટકાવે છે.
- Adhesion: કાચ ધાતુ સાથે ચોંટેલું હોવું જોઈએ. તમારે ધાતુની સપાટી પર એક ચોક્કસ ઓક્સાઇડ લેયરની જરૂર છે. જો લેયર ખૂબ જાડું હશે, તો તે છીંટાશે. જો તે ખૂબ પાતળું હશે, તો કાચ જોડાઈ શકશે નહીં.
- Mechanical Strength: એકવાર તમે હવા કાઢી નાખો પછી, આ જોડાણ વાતાવરણીય દબાણ સામે ટકી રહેવું જોઈએ.
DIY બિલ્ડર્સ મેચ કરેલા સીલનો ઉપયોગ કરે છે. આનો અર્થ એ છે કે કામ માટે ચોક્કસ સામગ્રી પસંદ કરવી.
કાચ માટે, Borosilicate glass નો ઉપયોગ કરો. તે પ્રમાણભૂત કાચ કરતા થર્મલ શોક સામે વધુ સારી રીતે રક્ષણ આપે છે. તેને ધાતુઓ સાથે મેચ કરવું સરળ છે.
ધાતુ માટે, વિશિષ્ટ એલોય (alloys) નો ઉપયોગ કરો:
- Kovar: આ નિકલ-કોબાલ્ટ-આયર્ન એલોય Borosilicate glass માટે શ્રેષ્ઠ પસંદગી છે. વિસ્તરણના દરો લગભગ સંપૂર્ણ રીતે મેળ ખાય છે. તે મોંઘું છે પરંતુ ઉચ્ચ ગુણવત્તાના કામ માટે જરૂરી છે.
- Dumet Wire: આ કોપર-ક્લેડ નિકલ-આયર્ન એલોય છે. તે અમુક પ્રકારના ગ્લાસ લીડ્સ માટે સારું કામ કરે છે.
સામગ્રીનું યોગ્ય રીતે મેચિંગ કરવું એ કાર્યરત ટ્યુબ અને તૂટેલા કાચ વચ્ચેનો તફાવત છે.