Текст книги "Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2007 №1"

Автор книги: Журнал «Домашняя лаборатория»

сообщить о нарушении

Текущая страница: 12 (всего у книги 39 страниц)

Натрий следует получать и перегонять в возможно более высоком вакууме, однако для этого можно применять только насосы объёмного действия. Титановые насосы различных типов малопригодны, т. к. «захлёбываются из-за сильного газовыделения при реакции.

Второй способ получения натрия в вакууме менее удобен, но не требует применения титана. Карбонат натрия может быть восстановлен углеродом.

При этом образуется натрий и окись углерода. При нагреве смеси из неё выделяется очень большое количество газов, что приводит к сильному разбросу смеси. Углерод реагирует с железной гильзой и образует эвтектику (чугун) с температурой плавления около 1200°. Поэтому тигель (гильза) легко сминается внешним давлением.

Мы можем порекомендовать тигель из углерода (например, выточенный из угольного стержня от батарейки) или графита. Карбонат натрия следует смешивать с крупными кусочками угля, полученного из абрикосовых косточек. Он плотный и почти не пылит. (Кстати, этот уголь после активирования, провариванием в двадцати процентной азотной кислоте, сушке и прокаливания в закрытом тигле до прекращения выделения газов, можно применять для получения вакуума и в ловушках. В литературе (1948 г., Чмутов К.В. «Техника физико-химического исследования») советуют проводить дополнительное активирование прогревом в вакууме при температуре не выше 450°.) Угля следует брать в несколько раз больше по объёму, чем карбоната. Тигель следует прикрыть тонкой спутанной нихромовой или железной проволокой. При больших загрузках следует внутрь тигля поместить стакан из железной или никелевой сетки и распределить смесь между стенками тигля и стакана. Это облегчит выход газов. Следует применять насос возможно большей производительности.

Восстановление натрия сопровождается выбросом смеси и «раздуванием» натрия по вакуумной системе. Поэтому целесообразно в зоне конденсации поместить тампон из спутанной проволоки и, после отпайки тигля со смесью, повторно перегнать отсюда натрий в систему при возможно лучшем вакууме. Таким же способом можно получить и калий, но его карбонат более гигроскопичен.

Реакция затруднена плохим смачиванием углерода расплавом карбоната, поэтому к смеси лучше добавить около трети (по весу) железных опилок.

Сплавы натрия с металлами типа олова или свинца можно получить, восстанавливая едкий натрий алюминием. Вакуум в этом случае не нужен.

Для восстановления можно применить тигель из железа с внутренним диаметром 30–40 мм и высотой около двух диаметров. Обогревать его можно горелкой снаружи.

Металл плавится в тигле и к нему постепенно прибавляется гранулированная щёлочь. Её слой должен быть около трети от высоты слоя металла. После нагрева тигля до температуры около семисот градусов (выше температуры плавления алюминия), в него вводится алюминиевая поволока с таким расчётом, чтобы она плавилась в слое металла и образовывала с ним сплав. Из него алюминий переходит в расплав щёлочи, образуя алюминат в виде кашицы. Её расплав при этом густеет. В расплав металла переходит натрий. Выделяющийся водород воспламеняется над тиглем. Прекращение его выделения служит признаком окончания реакции. При небольшом содержании натрия в сплаве, его можно разливать на воздухе, позаботившись о его быстром затвердевании. От остатков щёлочи его можно быстро отмыть водой. Потери натрия при этом почти не происходит. Однако, если натрия много, то на воздухе постепенно идёт коррозия. Хранить такие сплавы следует в масле.

Таким же образом можно получить и сплав свинца с калием. Следует заметить, что таким образом можно получить только сплав с одним щелочным металлом. Например, введение натрия в сплав, находящийся под слоем КОН наверняка приведёт к вытеснению калия натрием. Попытка сплавить свинец с литием под слоем расплава едкого натрия привела к получению сплава натрий-свинец.

Свинец не образует с натрием легкоплавкой эвтектики. Такие сплавы имеют существенно большую твёрдость, чем исходный металл, даже при небольшом количестве натрия, и поэтому пригодны для вытачивания на станке вставок к полым катодам свинцовых ламп.

При хранении на воздухе готовых вставок они покрываются продуктами окисления натрия, поэтому их следует выдержать на воздухе для удаления натрия из поверхностных слоёв сплава и перед монтажом в лампу промыть в воде. Лампа с таким катодом даёт и линии натрия. При первом зажигании разряда с катода из него выделяется много газа (СО, СО₂). Поэтому разряд следует зажигать на стадии предварительной откачки, но в атмосфере инертного газа.

При работе с кадмием следует строго соблюдать правила техники безопасности (хорошая тяга, если нужно – респиратор, толстый слой щёлочи)

Другие сплавы для полых катодов

Сплав цинка с несколькими процентами алюминия более прочный, чем чистый цинк и имеет мелкозернистую структуру. Из подобного сплава делают автомобильные карбюраторы, ключи к замкам и другие литые изделия.

Добавка алюминия к кадмию снижает окисление в расплавленном состоянии.

Эти сплавы можно также применять для изготовления вставок для ламп, применяемых для атомно-адсорбционного анализа. Однако, сплавы в полом катоде могут давать непредсказуемые эффекты. Если нужно получить возможно более чистый спектр, то нужно применять не сплав, а возможно более чистые металлы.

Глава 13. Приготовление припоев

Припои обычно состоят из металлов, стойких на воздухе. Поэтому их можно сплавлять в открытом тигле из обожжённой (окисленной) нержавейки, глины или размоченного в воде асбеста. Тигель можно выдолбить в куске кирпича. Плавку компонентов следует вести при минимальных температурах, учитывая, что при сплавлении, например, цинка со сплавом серебро-медь выделяется большое количество тепла. Расплавленные металлы надо присыпать бурой (для сплавов меди и серебра) или канифолью (для мягких припоев).

Работать следует под тягой (особенно это касается сплавов, содержащих цинк и кадмий) и в очках. Готовить сплавы, содержащие фосфор, следует в длинной кварцевой ампуле, соблюдая особые меры предосторожности. Фосфор следует добавлять малыми порциями и считаться с тем, что на холодных участках ампулы может оседать ядовитый и самовоспламеняющийся белый фосфор. Очень чистый красный фосфор при дроблении также может воспламеняться и воспламеняется. Работать с ним следует под водой. Литий в литийсодержащие припои следует добавлять в среде аргона.

Пруток из припоя ПСР-45 можно изготовить следующим способом: у пирексовой пробирки делается толстостенное дно и к нему припаивается палочка из пирекса диаметром 5–6 мм. Затем в пробирку помещается около десяти граммов припоя в виде гранул, и он расплавляется. Выше капли припоя следует осадить стекло так, чтобы припой оказался в толстостенной стеклянной оболочке, которую следует равномерно разогреть и растянуть вне пламени вместе с находящимся внутри припоем. После его затвердевания трубка будет растрескиватся, разбрасывая куски горячего стекла, поэтому следует работать в очках. Остатки стекла следует сбить, слегка проковав готовую проволоку молотком.

Заканчивая эту главу, следует заметить, что приступая к синтезу нового вещества надо обязательно ознакомится с прописями в литературе, а в случае их отсутствия – с описанием синтезов аналогичных веществ. Требования техники безопасности обеспечат работу без потерь личного состава и здоровья.

Часть 2. Технология изготовления газоразрядных источников света и фотоэлементов для лабораторных целей

Глава 14. Оболочка прибора.

В электровакуумном производстве, как и в любой области общественной жизни, есть свой профессиональный язык. В частности, стеклянная оболочка прибора всегда называется «колбой», даже если она по форме на колбу похожа очень мало.

Эта традиция несколько нарушается для металлических и керамических оболочек. Мы будем следовать традиции.

Колба прибора должна отвечать нескольким обязательным требованиям. Она должна быть абсолютно герметичной. Никакие, даже самые малые течи не допустимы. Органические вещества имеют повышенную газопроницаемость и обязательно выделяют низкомолекулярные продукты своего разложения, не позволяя обезгаживать колбу прогревом, поэтому они непригодны как основной материал.

Для изготовления колб применяют неорганические материалы и только в исключительных случаях используют органические клеи.

Внутренняя поверхность колбы не должна выделять никаких вредных для работы прибора газов и паров.

Все конструкционные материалы, хранящиеся в обычных условиях на воздухе, всегда имеют на своей поверхности или в объёме более или менее связанные (адсорбированные или растворённые в толще материала) газы, органические вещества и пары воды. Для их удаления приходится нагревать колбу до температуры в несколько сот градусов. Материал колбы должен выдерживать такой нагрев.

Он должен также иметь, по возможности, малый коэффициент термического расширения. Это позволит, откачивая лампу, не очень стеснятся в методах обогрева колбы при обезгаживании и при эксплуатации использовать более напряжённые тепловые режимы. Из этих же соображений стенки колбы не следует делать очень толстостенными и с острыми переходами. По возможности, все переходы должны быть закругленными. Требования тут такие же, как и для всех стеклодувных изделий.

Колбы газоразрядных ламп делают из разных стёкол, от СЛ-97 до «Пирекса», а часто и кварца. При использовании не термостойких стёкол особенно важно иметь на колбе переходы с максимально большими радиусами закругления. Для кварцевых колб это имеет меньшее значение и существенно только при очень напряжённом тепловом режиме эксплуатации или высоком внутреннем давлении. Подробнее о конструировании колб газоразрядных ламп можно прочитать в книге Г.Н.Рохлина «Разрядные источники света».

Формы колб обычно определяются с одной стороны – функцией прибора, а с другой – наличием заготовок или возможностями технологии. Обычно она цилиндрическая или шаровая. Распространена и форма «гейслеровой трубки». (Гантельки).

Колбу прибора следует, по возможности, делать из одного и того же стекла, с одинаковым К.Т.Р.

Место ввода металлических деталей в прибор называют «ножкой». Ножки может не быть совсем (например, в безэлектродных лампах) или может быть несколько (например, у гейслеровой трубки).

Характерные формы ножек – одиночный ввод, плоская ножка, гребешковая ножка, сложная ножка, представляющая собой комбинацию нескольких различных впаев (ножка Л.П.К. со сквозным впаем) (см. рис. из книги Зимина, стр. 157).

В любом случае надо стремится к наиболее простой конструкции (её проще делать, она, как правило, надёжнее), наиболее тугоплавким стёклам с малым К.Т.Р. и хорошему отжигу стекла. Если ножка прибора установлена в служебной детали (например, в насосе для очистки газа) и подлежит разборке для замены электродов, то она должна легко перепаиваться. Тогда её делают длиннее и простой конструкции (одиночный ввод через дно пробирки) (см. рис. 6).

Если в приборе происходит постоянное распыление металла и, соответственно, поглощение газа, то объём лампы должен быть, по возможности, наибольший. Он будет прямо определять срок службы прибора. При работе колба будет нагреваться. Стекло нельзя греть выше, чем температура его обезгаживания, и во всяком случае, не выше 400°, при которой начинается выделение растворённой в толще стекла «системной» воды. Колбы приборов, в нашем случае, чаще всего или делаются из стеклянных трубок или выдуваются из «пулек» (для шаровых колб). Часто колба прибора спаивается из трубок разного диаметра (например, гейслеровых трубок). Иногда в них ввариваются окна из различных материалов (не обязательно из стекла). В этом случае необходимо обращать особое внимание на соответствие коэффициента теплового расширения разных её частей.

Последовательность изготовления колбы устанавливается в каждом случае индивидуально, что связанно с ограничениями технологии и опыта работника, но следует стремится сделать её за один раз, не снимая с горелки, и поместить в печь отжига для медленного охлаждения. Это позволяет экономить время и силы.

Если в колбу необходимо впаять торцовое окно, то можно пойти двумя путями: Из той же трубки, из которой сделана колба, отрезать обечайку нужной длины, сделать на её внутренней стороне продольные надрезы стеклодувным ножом и очень лёгким и коротким ударом по её наружной поверхности разбить по надрезам. (Наблюдаем за тем, чтобы удар приводил к возникновению напряжений растяжения и разрыву стекла в месте надреза – общее правило при резке стекла по надрезу) (см. рис. 25).

Полученные куски стекла необходимо выправить до плоскости. Это делается следующим способом: на подходящий кусочек слюды, асбеста или ровной сетки из нержавейки укладываем стекло, нагреваем его мягким пламенем до размягчения и прижимаем кусочком обугленного дерева, графита или наклеенной на алюминиевую подложку с помощью силиконового клея сеткой (см. рис. 26), повторив эту операцию, получаем более-менее ровный кусок стекла – заготовку для будущего окна. На этой операции нет смысла стремиться к абсолютной плоскостности заготовки, она может быть легко достигнута при последующих операциях.

Затем заготовку необходимо округлить. Проще всего это сделать, приклеив стекло к торцу алюминиевого стержня нужного диаметра и длиной 25–50 мм, надрезав и отломав лишнее стекло (см. рис. 27), и закончить обработку на алмазном круге с водой или на железной планшайбе некрупным свободным абразивом

Можно также сделать окно по традиционной оптической технологии из монолитного стекла в виде плоскопараллельного стекла, мениска, плосковыпуклой линзы или слабой отрицательной. Последнее необходимо в случае недостаточной прозрачности стекла для избранного спектрального интервала. Таким образом можно получить достаточно прочное и тонкое в центральной части окно. Окно из ЛК-5 при диаметре 36 мм и радиусах кривизны —?-125 мм может иметь толщину до 0,6 мм. Надо помнить, что такое окно является уменьшающей линзой и уменьшает поток света из лампы, который может быть использован в приборе. Для уменьшения этого эффекта следует приближать светящуюся часть – «тело накала» (жаргон) – к окну, не забывая о возможности напыления на него материала катода. Наоборот, если есть возможность, следует делать выходное окно в виде плосковыпуклой линзы.

Изготовленное тем или другим способом окно следует припаивать к прошлифованному на планшайбе не очень крупным абразивом торцу трубки. Если само окно очень ровное (полученное шлифовкой), то уложив его на торец трубки и отцентровав, прогреваем его в специальной печи или, если это пирекс и молибденовое стекло диаметром не более 40 мм, на мягком и не горячем пламени горелки до жёлтого свечения пламени, а затем провариваем шов пламенем микрогорелки, работающей на гремучем газе в несколько проходов. Её мощность следует выбирать не очень большой. Окна из бактерицидного стекла можно паять к трубкам из «зелёнки» до диаметра 26 мм. Греть следует не центр окна, а его края (см. рис. 28).

Случайные расходящиеся отверстия следует тут же прижимать холодной молибденовой иглой или затягивать. В первом случае не будет заметных дефектов, а во втором они могут испортить внешний вид изделия, поэтому следует работать не спеша, аккуратно и не допускать проварки ещё не слипшихся участков спая.

Если окно не ровное, то его следует прогревать на горелке до размягчения и слипания с торцом трубки под действием его собственного веса. Как только мы увидим, что стекло окна размягчилось, а трубка ещё почти твёрдая, следует выровнять его, прижав к ровной поверхности приклеенной сетки, графита или другого инструмента. Это делается для прилипания окна по контуру спая. Затем, слегка осаживая спай на горелке и раздувая окно вне пламени обычными стеклодувными приёмами провариваем шов и раздуваем окно в мениск с h = 0,2D.

Менискообразное стекло во всех случаях более термостойко, чем плоское. Оно также более выгодно, если К. Т. Р. стёкол слегка различаются. Подобный приём изготовления окон даёт почти идеальное соединение бактерицидного стекла CЛ-97-3 со стеклом рекламных трубок CЛ-97—1 диаметром 15 мм (спаи делались и диаметром 26 мм).

В ЛПК внутренний спай в ножке можно делать через шарик (см. рис. 29). Такая конструкция позволяет монтировать катод и впаивать его ввод быстро и с поддувом в лампу инертного газа, что важно, если металл катода не стойкий на воздухе.

При такой конструкции монтаж катода не сопровождается его нагревом. Собранную и отожжённую колбу следует проверять на натяжения и, при необходимости, сделать общий отжиг изделия.

Глава 15. Откачка и заполнение.

Лампы должны быть откачаны и иметь то наполнение, которое нужно. Примеси молекулярных газов, паров ртути и металлов в инертных газах, если они не нужны, приводят лампу в негодность.

Поверхность стекла, внутренней арматуры и даже объем металлов и стекла содержит адсорбированные и растворённые газы. Это, в первую очередь, пары воды, органические загрязнения, пыль и растворённый водород, углерод, кислород в металлах. Всю эту «грязь» следует удалить. Детали можно промыть органическими растворителями, стекло – высушить. Но всех этих мероприятий совершенно недостаточно.

Вакуум мы можем разделить на три категории: низкий – откачивается газ из объёма. При этом загрязнения на стенках большой роли не играют.

Высокий – при этом остаточная атмосфера состоит из десорбированных со стенок газов и паров. Давление определяется ими. В таком вакууме проводят, обычно, напыление плёнок.

Сверхвысокий. Давление определяется выделением газов из объёма стенок и арматуры и диффузией газов сквозь стенки (например, гелия сквозь кварцевую колбу). Поверхность стенок не содержит значительных количеств сорбированных газов. Вид этих газов строго контролируется. Никакой органики в таких системах быть не должно.

По способу откачки системы могут быть динамическими (с постоянной откачкой) и статические (отпаянные).

Лампа соответствует статической системе со сверхвысоким вакуумом, даже если она заполнена газом до атмосферного давления. К ней предъявляются наиболее высокие требования относительно чистоты внутренней поверхности. В ней недопустимы течи и источники газовыделения. Органические клеи можно применять лишь в стыках, в которых выход клея в вакуум – минимален.

Вся колба и арматура должна быть прогрета при непрерывной откачке или промывке инертным газом. Температуру прогрева выбирают возможно большей, помня, что десорбция и диффузия примесей экспоненциально зависят от температуры (см. рис. 30 [из кн. Э.Тренделенбурга «Сверхвысокий вакуум»]). Прогрев позволяет удалить основное количество загрязнений даже при откачке форвакуумным насосом. Гораздо лучше откачать лампу до давления в одну десятую миллиметра ртутного столба при прогреве до 300°, чем откачать непрогретую до десять в минус седьмой. При невозможности прогрева отдельных деталей до достаточной температуры (например, полого катода из кадмия, который выше двухсот градусов начинает возгоняться) промывают лампу газом и увеличивают время откачки.

Внутрь лампы помещают постоянно действующие газопоглотители (титановое зеркало, барий).

Теллур, селен, мышьяк, кадмий в ВЧ-лампах перегоняют в вакууме при непрерывной откачке для удаления из них газов.

Кварцевые «шарики» с наполнением Хе + металл можно откачивать следующим образом: в штенгель лампы закладывается полоска титана, которая может быть передвинута в саму лампу. Лампа при прогреве горелкой докрасна откачивается и наполняется газом и металлом. После отпайки она прогревается в печи около часа при температуре 700°– 800°. Выделяющиеся из стенок примеси разлагаются и поглощаются титаном. При охлаждении титан поглощает остатки водорода. Штенгель отпаивается вместе с титаном, который не должен нагреваться при этой операции. Отпайку кварцевых ламп следует вести на пламени, не содержащем водорода. (Угольная дуга, плазма, пламя окиси углерода с кислородом). Это необходимо для того, чтобы предотвратить попадание в лампу водорода из пламени, который легко проходит сквозь горячий кварц.

Для откачки необходимо иметь вакуумный пост. Он может состоять из вращательного роторного насоса с ртутным манометром, колб с газом, имеющих ртутные затворы и гребёнки для соединения отдельных частей системы. Соединения можно осуществлять хлорвиниловыми медицинскими трубками, хотя такая технология и имеет массу недостатков. Хлорвинил проницаем для атмосферных газов и «газит» сам. Из манометра и ртутных затворов колб в систему и в откачиваемую лампу проникают пары ртути. Получить остаточное давление ниже, чем десять в минус третьей мм рт. столба в ней невозможно. Удовлетворительная работа такой системы возможна только в том случае, если лампы снабжены внутренним геттерным насосом. Поэтому все наши лампы в том или ином виде его содержат. Он и решает все проблемы.

При откачке ламп проводятся различные мероприятия, направленные на удаление прочно связанных газов из внутренней арматуры (см. выше).

Прогрев колбы производят в печи или, при простой форме колбы и небольших размерах, исключающих растрескивание стекла, – горелкой. Электроды следует прогревать, если это возможно, разрядом. При этом, кроме собственно нагрева, происходит интенсивная ионная бомбардировка, которая разрушает твёрдые загрязнения. Она же может приводить к катодному распылению электродов, их деформации, плавлению, повреждению стекла, поэтому температуру нагрева следует подбирать каждый раз сообразно задаче и возможностям. Катодное распыление можно резко уменьшить при увеличении давления наполняющего газа.

Обычно железо, титан и другие тугоплавкие металлы нагревают докрасна в течении нескольких секунд иди десятков секунд. Разряд даёт сильное и жёсткое ультрафиолетовое излучение, которое также разрушает органику на стенках колбы. Кроме того, он разрушает крупные молекулы углеводородов и делает возможной откачку их осколков насосом или геттером. При горении разряда возникает ещё одно полезное явление, которое заключается в том, что атомы и молекулы газа возбуждаются и излучают характерные спектральные линии. Это даёт крайне ценные сведения о наличии в лампе загрязнений. Таким образом, каждая горящая лампа в комбинации с глазом, призмой или простенькой дифракционной решёткой является газоанализатором.

При этом следует помнить следующее: в прикатодных областях разряда есть быстрые электроны, поэтому в них всегда высвечиваются линии даже наиболее трудно возбуждаемых газов. Например, в лампе есть буферный газ – гелий, пары ртути и органика. Около катода гелий будет светится, а в столбе разряда даже ртуть может не давать излучения. Если столб разряда сжат стенками, то условия возбуждения атомов ртути улучшатся и начнётся излучение её линий.

Пары воды в отсутствие органики излучают линию водорода На. НЬ видна слабее. Органика и пары воды при высоких давлениях излучают интенсивный мягкий ультрафиолет, который проходит сквозь стекло колбы, поэтому откачку с зажиганием разряда следует всегда проводить, защищая глаза стеклянными очками. Обнаружить этот ультрафиолет можно, положив вблизи лампы подходящий люминесцирующий материал – белую бумагу высокого качества, белую ткань. Оптический отбеливатель, который в них содержится, светится интенсивным синим или голубым цветом.

Если в лампе подозревается течь вблизи электродов, и выявить ее искровым течеискателем невозможно, то подозрительное место следует смочить спиртом. Его пары дают белое свечение. Такой способ позволяет обнаруживать течи и в металлических системах, если в них можно зажечь и наблюдать разряд. При медленном натекании воздуха в откачанную лампу кислород часто поглощается интенсивнее, чем азот. Дело в том, что там есть чистые металлические поверхности, щелочные металлы, Кроме того, кислород вообще должен сорбироватся лучше азота. Примесь азота в буферном газе даёт рыжее свечение. При его возникновении можно быть уверенным в наличии микротечи (например, через капилляры в проволоке ввода или через не проплавленные микроотверстия в месте спая).

Глава 16. Стеклодувные операции.

Обработка стекла на горелке подробно описана в литературе, например – в книге B.C.Зимина «Стеклодувное дело и стеклянная аппаратура для физико-химического эксперимента» и частично – в других разделах этой книги. Мы остановимся на общих моментах для ознакомления читателя с самыми главными общими приёмами и на специфических приёмах, без которых изготовлять лампы невозможно либо неудобно.

Подготовленные для работы полуфабрикаты – стекло и металл, а также инструмент – не должны быть грязными. Грязь обычно содержит не сгорающие при нагреве минеральные частицы. Попадание их в спай резко снижает качество изделий. Особенно это касается кварцевого стекла. Оно должно быть безусловно чистым. Инструмент и стекло следует очищать промывкой в воде или протиркой спиртом. Молибденовые иглы можно для очистки заточить напильником. Руки при работе должны быть чистыми и сухими.

Попавшая в полости детали в большом количестве органика (например, капля масла, таракан или паук) при недостатке кислорода покрывает внутреннюю поверхность плёнкой углерода. Такая плёнка мешает осаживать стекло. Она не опасна. Её можно выжечь, продув горячую деталь воздухом. При попадании в полость стеклянных деталей объёмом больше нескольких кубиков спирта или других горючих жидкостей (или газов) может привести к весьма неприятным взрывам. Поэтому промытую спиртом деталь следует продуть воздухом и только затем вносить в пламя.

Разогрев стекла на пламени горелки следует производить, согласуясь со свойствами стекла и размерами изделия. Стёкла с большим К.Т.Р. требуют медленного нагрева на широком и холодном мягком пламени. Изделия из «коротких» стёкол с толстыми стенками, внутренними спаями, спаями металл-стекло и т. д. требуют особенно осторожного нагрева. Иногда их приходится разогревать в печи до температуры начала размягчения и только тогда быстро переносить на огонь.

Наоборот, пирексовые и кварцевые изделия простой формы – тонкостенные трубки, шарики – можно сразу вносить в горячее острое пламя при быстром вращении.

Разогрев изделия завершён тогда, когда пламя вокруг него окрасится в жёлтый цвет парами натрия. Это очень удобный и универсальный «термометр». Разогретое до такой температуры стекло уже не способно трескаться при дальнейшем нагреве. Однако, особо тугоплавкие стёкла с большим К.Т.Р. (например, стекло, из которого делают толстостенные трубы для промышленных предприятий,) требуют более осторожного нагрева и несколько выше этой температуры. Особенно требовательно в этом отношении стекло «ХУ» и «ХС». Наоборот, трещины в пирексовых деталях часто можно уничтожить при дальнейшем осторожном прогреве. Трещина заплывает сама при осаживании стекла. Очень хорошо после её уничтожения проварить место выхода на край детали микрогорелкой. Муфты и керны шлифов после такой операции следует обязательно притереть.

Как правило, полость изделия соединяют с гибкой трубкой, через которую поддувают воздух. Поддувая в пламени, продуваем отверстие, а вне пламени – раздуваем изделие. Для получения равномерной толщины стенки, раздувать изделие следует как можно медленнее, при непрерывном вращении либо другим способом обеспечив симметричное охлаждение детали. Например, при раздувании припаянного к торцу трубки окна её следует держать вертикально. «Длинные» стёкла раздувают медленнее, а «короткие» – быстро. Крупные и толстостенные изделия остывают медленно, а мелкие и тонкостенные – почти мгновенно. Кварц иногда приходится аккуратно раздувать, не вынимая его из пламени.

«Короткие» стёкла работать позволяют быстрее и, в свою очередь, требуют более быстрых приёмов работы. «Длинные» позволяют делать более красивые детали. Как правило, стёкла выбирают исходя из назначения изделия, а не из соображений удобства работы, поэтому надо любить работать с разными стёклами.

Простейшие операции, вроде изготовления держалок, следует отработать до автоматизма. Для этого достаточно извести несколько килограммов трубок.

При раздувании шарика они иногда «теряют ось». Набор стекла приобретает разную толщину стенок и при раздувании шарик получается кособоким. В этом случае его следует повторно осадить и переместить стекло в нужном направлении с помощью силы тяжести.

Иногда державки или окна ламп при раздувании получаются неровными. Здесь помогает следующий приём: на хуже растянутую сторону державки (или на хуже раздутую сторону окна) направляют не слишком горячее и жёсткое пламя. Прогрев его до начала еле заметного свечения, деталь начинают обогревать при вращении, как обычно. Через время примерно втрое большее, чем время разогрева слабо раздутой стороны, деталь растягивают (державку) или поддувают (окно) вторично. Очень важно создать не очень сильную неравномерность нагрева, так как вместо исправления дефекта можно его «усугубить наоборот». Неравносторонность держалок может быть вызвана дефектами трубок или неправильным вращением. В этом случае её лучше предотвратить соответствующей тренировкой стеклодува.

Проваривать спаи, особенно вблизи проволочных вводов, удобно с помощью ручной микрогорелки на гремучем газе. Пламя такой горелки можно очень точно направить на нужное место, не перегревая проволоку (рис. 31).

Настольная горелка с мягким пламенем используется при этом для обогрева деталей и предварительного изготовления спая, который с её помощью поддерживается в размягчённом состоянии. Проварка спая гремучим газом проводится по частям, с поддувом. Горячее пламя плавит стекло «до воды», позволяя уничтожить возможные микроотверстия, поэтому такой технологии следует отдавать предпочтение перед обычной. Особенно это касается «ненадёжных» в этом отношении стёкол, например, «молибденового».

Автор применял такую технологию для изготовления мелких УФ ламп из тонкого «бактерицидного» стекла. Микрогорелка позволяет не расплавлять большой участок детали, а ограничиться локальным нагревом. При определённом навыке спай получается красивым.

Вообще говоря, надо стараться работать на пламени максимальной температуры. Это существенно ускоряет работу. Отдельные операции с пирексом можно производить на пламени настольной горелки с гремучим газом.

Обработка на горячем пламени удаляет из поверхностного слоя стекла щёлочные окислы. Этот эффект заметен при раздувании изделий из «выгоревшего» стекла. В спае возникают свили. При охлаждении изделий со слоем на поверхности, имеющим меньший К.Т.Р., в нём возникают напряжения сжатия. Это должно приводить к некоторому упрочнению изделий из «выгоревшего» стекла. А затяжка этого слоя в спай может привести к непроварам, микроотверстиям и течи. Проварка спая гремучим газом позволит поправить дело.