Способ изготовления металлопористого катода

Способ изготовления металлопористого катода

Реферат

 

Использование: в электронной технике для улучшения эмиссионного контраста эмиттирующих и неэмиттирующих поверхностей металлопористых катодов и повышения производительности труда в случае изготовления катодно-подогревательного узла с малыми (<1 мм) сквозными отверстиями и щелями. Сущность изобретения: удаление избытка эмиссионного состава с неэмиттирующих поверхностей производят посредством импульсов лазерного излучения с энергией не более 5 Дж в импульсе, при этом диаметр луча не превышает размера очищаемой поверхности, контроль очистки производят под микроскопом.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии изготовления металлопористых катодов (МПК), на поверхности которых создается заданная топология эмиттирующей поверхности.

Одной из основных проблем в технологии таких катодов является обеспечение четких границ между эмиттирующей и неэмиттирующей поверхностями, т.е. это задает границы электронного потока в приборе.

Кроме того, эмиттирующее вещество должно полностью отсутствовать на деталях катодно-подогревательного узла (КПУ), примыкающих к эмиттирующей поверхности.

Известен способ изготовления МПК, состоящий из раздельного изготовления пористой матрицы и керна с последующим их соединением в общую конструкцию [1] Такая конструкция обеспечивает четкую границу эмиттирующих областей (эмиссионный контраст), но требует сложной технологии точной сборки, прецизионной сварки, пайки и т.д. т.е. имеет низкую производительность труда.

Известен способ изготовления МПК, в котором пористая матрица из тугоплавких металлов пропитывается расплавленным эмиссионно-активным веществом, избыток которого обычно удаляется после пропитки и охлаждения заготовок механически [2] Способ, описанный во втором аналоге, более прост по сравнению с первым (исключает прецизионную сварку и упрощает сборку), но не обеспечивает надежно достаточного эмиссионного контраста и загрязняет заготовку материалом инструмента для зачистки.

Известен способ изготовления импрегнированных термоэлектронных катодов - прототип, включающий операции запрессовки порошков тугоплавких металлов или их смесей в керн с предварительно заданным расположением (топологией) эмиттирующихпятен (областей), спекания пористой матрицы, пропитки ее эмиссионно-активными веществами и удаления избытка застывшего расплава эмиссионно-активного вещества с неэмиттирующих поверхностей механически, например с помощью бормашины с одновременным контролем [3] Этот способ по сравнению с вторым аналогом незначительно улучшает эмиссионный контраст, но очень трудоемок, не позволяет удалять расплав эмиссионно-активного вещества из отверстий, пазов и щелей размером менее 1 мм, а также загрязняет катод материалом инструмента для зачистки.

Целью изобретения является улучшение эмиссионного контраста эмиттирующих и неэмиттирующих поверхностей МПК и повышение производительности труда в случае изготовления КПУ с малыми (< 1 мм) сквозными отверстиями и щелями.

Цель достигается тем, что в известном способе изготовления металлопористого катода для ЭВП, включающем изготовление заданной топологии эмиттирующих и неэмиттирующих участков поверхности, пропитку пористой матрицы расплавленным эмиссионным составом, последующее удаление застывшего на неэмиттирующих поверхностях избытка эмиссионного состава и контроль удаления, удаление избытка эмиссионного состава производят посредством импульсов лазерного излучения с энергией импульсов не более 5 джоулей в импульсе, при этом диаметр луча не превышает размера очищаемой поверхности, а контроль качества очистки производят под микроскопом через заданное число импульсов.

Удаление избытка эмиссионного состава импульсами лазерного излучения с энергией не более 5 джоулей в импульсе обеспечивает: четкий эмиссионный контраст за счет локального испарения материала; возможность очистки любых поверхностей, отверстий, пазов, щелей, заполненных расплавом эмиссионно-активного вещества с толщиной слоя в несколько миллиметров; повышение производительности в 5-10 раз; простоту операций.

Кроме того, отсутствие загрязнения катода некатодными материалами от инструмента зачистки снимает риск уменьшения эмиссии катода вследствие отравления.

Удаление избытка эмиссионного материала импульсом лазерного излучения с энергией более 5 Дж и диаметром луча, превышающим или равным размеру очищаемой поверхности, приводит к разрушению матрицы катода.

Изобретение можно проиллюстрировать примером изготовления металлопористого катода, имеющего на поверхности катодного диска 6 эмиттирующих пятен и одно установочное отверстие диаметром 0,7 мм и глубиной 0,9 мм. Технология его изготовления включает следующие операции: запрессовка вольфрамового порошка в катодный диск, причем рабочее пятно заполняется порошком, а установочное отверстие нет; спекание пористой матрицы; пропитка пористой матрицы расплавленным алюминатом бария-кальция; удаление расплава алюмината из установочного отверстия подачей от одного до трех импульсов лазерного излучения диаметром 0,5-0,6 мм с энергией 3 Дж; контроль качества очистки под микроскопом после каждого импульса.

При энергии импульсов 5 Дж удаление расплава алюмината происходило после 1 импульса.

Предлагаемый способ изготовления позволит по сравнению с прототипом улучшить эмиссионный контраст эмиттирующих и неэмиттирующих поверхностей и обеспечит повышение производительности в 5-10 раз в случае изготовления КПУ с малыми (<1 мм) сквозными отверстиями и щелями.

Кроме того, данный способ снимает риск уменьшения эмиссии катода вследствие отсутствия отравления последнего некатодными материалами от инструмента зачистки.

Формула изобретения

Способ изготовления металлопористого катода для электровакуумного прибора, включающий изготовление заданной топологии эмиттирующих и неэмиттирующих участков поверхности, пропитку пористой матрицы расплавленным эмиссионным составом, последующее удаление застывшего на неэмиттирующих поверхностях избытка эмиссионного состава и контроль удаления, отличающийся тем, что удаление избытка эмиссионного состава производят посредством импульсов лазерного излучения с энергией не более 5 Дж в импульсе, при этом диаметр луча не превышает размеров очищаемой поверхности, а контроль качества очистки производят под микроскопом.