வீட்டிலேயே தயாரிக்கும் வெற்றிடக் குழாய்களுக்கான கண்ணாடி-உலோகம் இணைப்புகளை உருவாக்குதல்
ஒரு வெற்றிடக் குழாயைத் (vacuum tube) தயாரிப்பதற்கு வெறும் கற்பனை மட்டும் போதாது. உலோக மின்முனைகளை (metal electrodes) ஒரு கண்ணாடி உறையினுள் (glass envelope) நீங்கள் சீல் செய்ய வேண்டும். மிக உயர்ந்த வெற்றிட நிலையைப் பராமரித்தபடியே இதைச் செய்ய வேண்டும். இந்தத் பணி இயற்பியல் மற்றும் துல்லியமான பொறியியல் அறிவைக் கோருகிறது.
இதில் உள்ள முக்கியப் பிரச்சனை வெப்ப விரிவாக்கம் (thermal expansion) ஆகும். உலோகம் மற்றும் கண்ணாடி சூடாகும்போது விரிவடைகின்றன. அவை குளிர்ந்துகொள்ளும்போது சுருங்குகின்றன. ஆனால் அவை ஒரே விகிதத்தில் நகர்வதில்லை. இந்த வேறுபாடு 'வெப்ப விரிவாக்கக் குணகம்' (Coefficient of Thermal Expansion அல்லது CTE) என்று அழைக்கப்படுகிறது.
இந்த விகிதங்கள் பொருந்தவில்லை என்றால், அழுத்தம் (stress) உருவாகும். இந்த அழுத்தம் விரிசல்கள் அல்லது கசிவுகளை ஏற்படுத்துகிறது. கசிவு ஏற்படும் குழாய் செயலிழந்துவிடும். இதில் வெற்றி பெற உங்களுக்கு மூன்று விஷயங்கள் தேவை:
- பொருந்தக்கூடிய CTE-கள்: கண்ணாடி மற்றும் உலோகம் ஒரே மாதிரியான விகிதத்தில் விரிவடையவும் சுருங்கவும் வேண்டும். இது குளிர்ச்சியடையும் போது அழுத்தம் உருவாவதைத் தடுக்கிறது.
- ஒட்டுதல் (Adhesion): கண்ணாடி உலோகத்துடன் ஒட்டியிருக்க வேண்டும். உலோகத்தின் மேற்பரப்பில் ஒரு குறிப்பிட்ட ஆக்சைடு அடுக்கு (oxide layer) தேவைப்படுகிறது. அந்த அடுக்கு மிகவும் தடிமனாக இருந்தால், அது உரிந்துவிடும். அது மிகவும் மெல்லியதாக இருந்தால், கண்ணாடி பிணைக்கப்படாது.
- இயந்திர வலிமை (Mechanical Strength): காற்றை வெளியேற்றிய பிறகு, வளிமண்டல அழுத்தத்தைத் தாங்கும் அளவுக்கு அந்தப் பிணைப்பு வலிமையாக இருக்க வேண்டும்.
DIY தயாரிப்பாளர்கள் பொருந்தக்கூடிய இணைப்புகளைப் பயன்படுத்துகின்றனர். அதாவது, இந்த வேலைக்காகச் சரியான பொருட்களைத் தேர்ந்தெடுப்பதாகும்.
கண்ணாடிக்காக, Borosilicate கண்ணாடியைப் பயன்படுத்தவும். இது சாதாரண கண்ணாடியை விட வெப்ப அதிர்ச்சியை (thermal shock) சிறப்பாகத் தாங்கும். உலோகங்களுடன் இதைச் பொருத்துவது எளிது.
உலோகத்திற்காக, சிறப்பு உலோகக் கலவைகளைப் (specialized alloys) பயன்படுத்தவும்:
- Kovar: இந்த நிக்கல்-கோபால்ட்-இரும்பு உலோகக் கலவை Borosilicate கண்ணாடிக்கான சிறந்த தேர்வாகும். இதன் விரிவாக்க விகிதங்கள் கிட்டத்தட்ட சரியாகப் பொருந்தும். இது விலை உயர்ந்தது, ஆனால் உயர்தர வேலைகளுக்கு இது அவசியமானது.
- Dumet Wire: இது தாமிரம் பூசப்பட்ட நிக்கல்-இரும்பு உலோகக் கலவையாகும். இது சில வகையான கண்ணாடி இணைப்புகளுக்கு (glass leads) சிறப்பாகச் செயல்படும்.
பொருட்களைச் சரியாகப் பொருத்துவதே, ஒரு வேலை செய்யும் குழாய்க்கும் மற்றும் உடைந்த கண்ணாடிக்கும் இடையிலான வித்தியாசமாகும்.