Magas hmrsklet anyagtudomnyi kutatsok kisllmpkban rta Molnr Balzs
Magas hőmérsékletű anyagtudományi kutatások kisülőlámpákban Írta: Molnár Balázs Témavezetők: Prof. Dr. Giber János Dobos Gábor Dr. Böröczki Ágoston TDK 2007 Molnár Balázs
Tartalom • A fémhalogén lámpákban lezajló degradációs folyamatok • A kisülő kamra falában bekövetkező változások vizsgálata • A transzportfolyamatok modellezése: – Modell minta – Kemence – Modellmintákkal végzendő vizsgálatok • Mérés valódi lámpákon: – SIMS mérés – Optikai és elektronmikroszkópos vizsgálatok • Összegzés • Jövőbeli feladatok Molnár Balázs
A fémhalogén lámpákban lezajló degradációs folyamatok • • Átkristályosodás Ionporlasztás, ionimplantálóció. Adalékanyagok reakcióba lépnek a kisülőcső falával. Transzportfolyamatok Molnár Balázs
A fémhalogén lámpákban lezajló transzport folyamatok Molnár Balázs
A lámpa kisülő kamra falában bekövetkező változások mérése • Ha meg akarjuk határozni a falban bekövetkező változásokat, két utat járhatunk be: – Modellmintákat készítünk, melyekben hasonló folyamatok zajnak le ellenőrzött körülmények között, mint a valódi lámpákban. – Valódi lámpák tanulmányozása, SIMS-el, valamint optikai- és elektronmikroszkóp segítségével. Molnár Balázs
Modell minta • CÉL: – A lámpában lezajló anyagtranszport folyamatok felderítése, különböző adalékok estén • Modellminták: – Adalékoltságuk és a faluk megegyezik a valódi D 2 -es lámpákban alkalmazottakkal. • Paramétereik: – külső átmérő: 4, 8 mm – hossz: 120 mm Molnár Balázs
Kemence • Követelmény: – 1000 – 1200 o. C működési hőmérséklet – A modellmintákon, a valódi lámpákkal közel megegyező hőmérséklet különbség lépjen fel. – Több száz órás működési idő Molnár Balázs
Kemence felépítése • A kemence „szíve” egy kerámiacsőre feltekert fűtőszál. • Áramot egy hőmérsékletszabályozó tápegység szolgáltatja. • A hőszigeteléshez kerámiagyapotot és habsamott téglát használtam. Molnár Balázs
Kemence Molnár Balázs
Modellmintákkal végzendő vizsgálatok • Hőkezelés Molnár Balázs
Modellmintákkal végzendő vizsgálatok • Felszeletelés => A transzportfolyamatok sebessége meghatározható az egyes szeletek tömegének változása alapján. Molnár Balázs
Mérés valódi lámpákon • Cél: – Eltérő gyártási folyamat hatásának felderítése. • Módszerek: – SIMS – Optikai– és elektronmikroszkóp Molnár Balázs
SIMS mérés • A szkandium és a szennyeződésből eredő Si • klaszterionok, A lámpában használt adalékanyagok közül csak a nagyobb mértékben találhatók a nem szkandium beépülése mosott lámpák esetén. volt jelentős. lámpa alsó felén összegyűlő magas • 55 0 A percet porlasztott minták: hőmérsékletű adalékcseppekből az adalékok nagyobb mértékben épülnek be a kisülőkamra falába. Ezt a lámpa alsó részében megjelenő jelentősebb szkandium csúcsok igazolják. Molnár Balázs
SIMS mérés • A beépülések Si klaszter-ion mértéke csúcsok a működtetési arányának eltérése idő növelésével nőtt. kötésállapotbeli eltérésre utalnak • 55 0 percetporlasztottminták: Molnár Balázs
SIMS mérés • Nehézfém beépülés is megfigyelhető: – volfrám, higany és molibdén csúcsok molibdén volfrám higany Molnár Balázs
Optikai és elektronmikroszkópos vizsgálatok • A kisülőkamra felső része: ● Lapos gömbszerű kitüremkedések borítják, melyeken kristályos szilánkok találhatók. ● Ezek finomabb struktúrát alkotnak a kamra két szélén, a középső részen durvább morfológájúak Molnár Balázs
Optikai és elektronmikroszkópos vizsgálatok ● A hosszabb 2000 órát meghaladó égetési idő hatására ezek a képződmények egyre sűrűsödnek, felületük feltöredezik. Alakjuk módosul, ellaposodik, pikkelyszerűvé válik. Molnár Balázs
Optikai és elektronmikroszkópos vizsgálatok ● A kisülőkamra alsó része: ● A felszíne tagolt. ● Félgömbszerű képződmények szabályos hatszöges struktúrát vesznek fel. ● Az égetési idő növekedésével az árkok elmélyülnek és egyes közelebb esők össze is nyílnak. ● A kiemelkedésekre újabb rétegek rakódnak => erodált struktúra Molnár Balázs
Optikai és elektronmikroszkópos vizsgálatok Mosott lámpák Nem mosott lámpák 1500 és 1536 órát égetett lámpák 2455 és 1995 órát égett lámpák Molnár Balázs
Összegzés • A lámpa működés következtében fellépő káros degradáló folyamatok kevésbé agresszívan zajlanak le a tisztább lámpák esetén => fémhalogenidek mellett a szennyeződések is fontos szerepet játszanak. • A D 2 -es fémhalogén lámpa élettartalma és paramétereinek a stabilitása megnövelhető, ha a gyártás során az egyik alkatrész tisztaságának megőrzésére nagyobb gondot fordítanak. Molnár Balázs
Jövőbeli feladatok • Modellminták: – Hőkezelése • (jelenleg 60 óránál tart) – Vizsgálata – Kiértékelése • Kvantitatív eredmények – Adalék tesztelés – Kisülőcső tesztelés • Valódi lámpák: – XPS mérések – XRD mérések Molnár Balázs
Köszönöm a figyelmüket! Molnár Balázs
- Slides: 22