ഹോംമെയ്ഡ് വാക്വം ട്യൂബുകൾക്കായി ഗ്ലാസ്-ടു-മെറ്റൽ സീലുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നു
ഒരു വാക്വം ട്യൂബ് നിർമ്മിക്കുക എന്നത് വെറുമൊരു സങ്കല്പം മാത്രമല്ല. ലോഹ ഇലക്ട്രോഡുകൾ ഒരു ഗ്ലാസ് കവചത്തിനുള്ളിൽ നിങ്ങൾ സീൽ ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്. ഉയർന്ന വാക്വം നിലനിർത്തിക്കൊണ്ടുതന്നെയാണ് ഇത് ചെയ്യേണ്ടത്. ഈ ദൗത്യത്തിന് ഭൗതികശാസ്ത്രവും കൃത്യതയാർന്ന എഞ്ചിനീയറിംഗും ആവശ്യമാണ്.
പ്രധാന പ്രശ്നം താപ വികാസമാണ് (thermal expansion). ചൂടാകുമ്പോൾ ലോഹവും ഗ്ലാസും വികസിക്കുന്നു. തണുക്കുമ്പോൾ അവ ചുരുങ്ങുന്നു. എന്നാൽ അവ ഒരേ നിരക്കിലല്ല മാറുന്നത്. ഈ വ്യത്യാസത്തെ കോഫിഫിഷ്യന്റ് ഓഫ് തെർമൽ എക്സ്പാൻഷൻ (Coefficient of Thermal Expansion) അല്ലെങ്കിൽ CTE എന്ന് വിളിക്കുന്നു.
വികാസ നിരക്കുകൾ ഒത്തുപോയില്ലെങ്കിൽ, സമ്മർദ്ദം (stress) രൂപപ്പെടുന്നു. ഈ സമ്മർദ്ദം വിള്ളലുകൾക്കോ ചോർച്ചയ്ക്കോ കാരണമാകുന്നു. ചോർച്ചയുള്ള ഒരു ട്യൂബ് പരാജയപ്പെടും. ഇത് വിജയകരമായി പൂർത്തിയാക്കാൻ നിങ്ങൾക്ക് മൂന്ന് കാര്യങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്:
- ഒത്തുപോകുന്ന CTE-കൾ: ഗ്ലാസും ലോഹവും സമാനമായ നിരക്കിൽ വികസിക്കുകയും ചുരുങ്ങുകയും വേണം. ഇത് തണുക്കുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന സമ്മർദ്ദം തടയുന്നു.
- പശമത്തരം (Adhesion): ഗ്ലാസ് ലോഹത്തോട് ഒട്ടിപ്പിടിക്കണം. ലോഹ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു പ്രത്യേക ഓക്സൈഡ് പാളി ആവശ്യമാണ്. പാളി വളരെ കട്ടിയുള്ളതാണെങ്കിൽ അത് അടർന്നുപോകും. വളരെ നേർത്തതാണെങ്കിൽ ഗ്ലാസ് ഒട്ടിപ്പിടിക്കില്ല.
- മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെങ്ത് (Mechanical Strength): വായു നീക്കം ചെയ്തുകഴിഞ്ഞാൽ അന്തരീക്ഷ മർദ്ദത്തെ പ്രതിരോധിക്കാൻ ഈ ബന്ധത്തിന് ശേഷിയുണ്ടായിരിക്കണം.
DIY നിർമ്മാതാക്കൾ ഒത്തുപോകുന്ന സീലുകളാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. അതായത്, ഈ ജോലിക്കായി പ്രത്യേക പദാർത്ഥങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുക്കുക എന്നാണ് ഇതിനർത്ഥം.
ഗ്ലാസിന് വേണ്ടി Borosilicate glass ഉപയോഗിക്കുക. സാധാരണ ഗ്ലാസിനേക്കാൾ മികച്ച രീതിയിൽ ഇത് തെർമൽ ഷോക്കിനെ പ്രതിരോധിക്കുന്നു. ലോഹങ്ങളുമായി ഒത്തുപോകാൻ ഇത് എളുപ്പമാണ്.
ലോഹത്തിനായി പ്രത്യേക അലോയ്കൾ ഉപയോഗിക്കുക:
- Kovar: ഈ നിക്കൽ-കോബാൾട്ട്-അയൺ അലോയ് ബോറോസിലിക്കേറ്റ് ഗ്ലാസിനായി ഏറ്റവും മികച്ച തിരഞ്ഞെടുപ്പാണ്. ഇതിന്റെ വികാസ നിരക്ക് ഗ്ലാസുമായി ഏതാണ്ട് പൂർണ്ണമായും ഒത്തുപോകുന്നു. ഇത് ചിലവേറിയതാണെങ്കിലും ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ജോലികൾക്ക് അത്യാവശ്യമാണ്.
- Dumet Wire: ഇതൊരു കോപ്പർ-ക്ലാഡ് നിക്കൽ-അയൺ അലോയ് ആണ്. ചില പ്രത്യേക തരം ഗ്ലാസ് ലീഡുകൾക്കായി ഇത് നന്നായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു.
പദാർത്ഥങ്ങൾ കൃത്യമായി ഒത്തുപോകുന്നു എന്നത് ഒരു പ്രവർത്തിക്കുന്ന ട്യൂബും പൊട്ടിയ ഗ്ലാസും തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസമാണ്.