Автоэмиссионный катод

Автоэмиссионный катод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е (1) 29з514

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСТВУ

Союэ Советских

Социалистичвских

Реслублик (61)Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено18.11.68 (21)1283423/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано25 08 75 Бюллетень №31 (45) Дата опубликования описания 16.О3.76 (Sl) М. Кл.

H 01 ) 1/30

Н 01 ) 35/06

Гасударственный квинтет

Саввта Министров СССР по делам иэооретений н открытий (>) Д1<

62 1. 38 5.032.2 12 (088.8) (71) Заявитель Орде«Пенина физикс технический институт им А, ф. Иоффе (54) АВТОЭМИССИОННЫЙ КАТОД

Автоэмиссионный катод о локализацией (72) Авторы изобРетениЯ В. Н. Шредник и В. H. Полов

Изобретение относится к производству вакуумных электронных приборов, в которых используется автоэлектронная эмиссия, в частности к игловидным автоэмиссионным катодам, электронный пучок которых путем

» специальных мер сужен до телесного угла не более 0,22 ср. Это по крайней мере в

10 раз меньше,; чем угловые размеры элект.— ронного пучка обычного автоэмиссионного катода () 2,2 ср). эмиссии в узком телесном угле может использоваться во всех случаях, когда нужно получить узкий сфокусированный пучок или 1н тонкий шнур электронов на основе автоэмис-. сионной эмиссии, а также в электроннолучевых приборах, в приборах СВЧ, в теневых рентгеновских микроскопах, в растровых электронных микроскопах, в рентгеновских микро- 20 анализаторах, в установках технологической обработки электронным лучом, в приборахс электронной интерференцией, в электронных ускорителях и в других приборах, особенно тех, для которых преимушества автоэмиссион 25 ного катода оказываются наиболее эффективнымии.

Известен автоэмиссионный катод с локализацией эмиссии в узком телесном угле, использующий свойства избирательного пони жения работы выхода некоторыми адсорбатами на монокристаллах тугоплавкого металла-адсорбента. Этот автоэмиссионный катод представляет собой монокристаллическое вольфрамовое острие в вакууме, на которое.. из внешнего испарителя осажден примерно моноатол1пый слой циркония. Досле надлежащего прогрева,Н .г концентрировался на гранях типа (100)W и в ближайших их окрестностях, Концентрируясь в этих местах,7г сильно понижал работу выхода электронов, и поэтому автоэлектронная эмиссия исходила только из этих мест, локализуясь в пучках с телесным углол 0,214 ср. или менее.

Известны острия из таких монокристалло .4I параллельно оси которых идет направление 00), а на вершине острия, следовательно, располагается грань 100 . В этом случае эмиттируюшее пятно с угловой величиной не более 0,2) 4 ср. располагалось точ3 вечно и стабильно, не теряя локализации, и > на ве шине острия и было практически но на вьрши»» " р их на при высоких темперагурах гак как эмиссио» единственным, так как четыре других нано-активное вешество на поверхности, нахоправления типа L100 расположенные под уго н и ова дяшееся в равновесии с объемом, не убывалом 90 к первому, хотя и концентрировает.

HMeezca oco6aa возможность продвинуть электрического поля от вершины острия к стабильный режим работы автокатода в стопериферии. рону еше более высоких температур, при коОд ко такой катод нельзя использовать торь возможно даже активное испарение мякато а (это дает возможность в режиме подогретого автокатода, Подогре- териала автокатода ( о автокатод в еше более неиритязятый до температур выше 500 С автоэмиссион применять aavoKa ный катод, работающий в импульсном режи- гельных вакуумнь У ) Д вак мных словиях). Для этого имо ыб ать сплав из числа предлол«при любых, в том числе весьма малых необходимо выбрать скважностях, предъявляет меньше требова- " женных выше, ", р но такой котерый не меняет ний» качеству вакуума и работает стабиль- своего состава при испарении; так нязывяенее, чем холодный автокатод. Автокатод с пленкойZt, наносимой извне, не может быть мер, сплав No с >добавкой Н f ) прогрет до высоких температур без разруше- На чертеже показано устройство катодио— ния эмиссионно-активного учась

-тхя из адсорби- го узла с автоэмиссионным катодом из сппяровянных атомов с г, которые о беспечивают ва эмиссия которого локализуется в узком

Ю локализацию эмиссии в узком телесном уг- электронном пучке,. ле. В ряде при оров с

В боров с относительно невысо- Предлагаемый катод представляет собой ким вакуумом, с длительными с роками служ- монокристалд»гческае острие 1 из сплава тубы. режим подогретого автокато а ода является гоплавкого металлического материала с эмиспредпочтительным, если,не ед единственно воз-. сионно-активно»» .добавкой. B качестве основы

25 можным. При этом такие у стройства нужда- может быть выбран, например, один из спев ются также не в простых явт явтокатодах а в дуюших металлов:М, М о, Та, ЛIЬ, Ке, Pt, 1r., явтокатодах с локализациеи эмис эмиссии в узком Г(»», Rl>», Qs, Рс/ или какое-либо их соче1 телесном угле. тание. а мого изобретения — повы.— 30 В качестве эмиссионно-активной добавЦель предлагаемого шение термическои устоичиво

" ивости эмиссион- ки могут быть выбраны следующие вешестно-активного участка автоэм эмиссионного като- ва:7г Н,Sc, У, ьа.и другие редкоземель>» > да с покализяциеи и о еспече б чение тем самым ные металлы, окислы перечисленных металвоз м ожно с ти ря оты в реж б режиме "подогрето- лов или какие-либо их сочегания. В частт о" явтокятодя с извлечением т чением таких преиму- ном случае (ио наиболее эффективном) сппявшеств этого режима, кяк по аК повышение стабиль- материал автокятодя может быть конгруэичности и долговечности авто автокятода с локали- но испаряющимся сплавом. Коиокрис rаппзацией автоэлектроннои эми эмиссии в условиях острие имеет такую ориентацию, ч>о lla»>ертехнич ес ког о вакуума; ул вак ума. улучшение и расши- шину его выходит такая кристялпогряфичерение тем самым эксплуатационных возмож-,щ ская грань, из которой (а также в окрестностей автоэмиссионного кат го катода с локализа-, ности которой) эмиссионно-активная ипеипией эмиссии в узком телесн елесном у» ле. кя 2 локально понижает работу иыходя. Гел> в качестве материала автоДля этого в качестве самым обеспечивается автоэпек г1>оиияя эл>неэмиссионного катод катода исиольз>»>ется сплав ту- сия в узком телесном угле (не более О, 22 гоплявкого металлического вещества с эмис-,ц ср.), опредепяел>ол> размером пятна эл»uccuou> èîIIHo-яктивнои до явкой. бявкой. 1 акой материал но=активной пленки. Лвтоэмиссионнь>й кякятодя обеспечивает появление пленки, по- тод крепится ня дужке 3 ипи ином ирисио-нижяюшеи ря оту выхо б ту выхода определенных участ- соблении, прогревая которую можно иод»> р» ков поверхности за сче сти за счет диффузии из недр вать и автoKalîÄ. ДужКя СОЕдинЕНа с токг>явтокятода. Q) проводами 4, проходящими сквозь стенки вакуумного .баллона, Кяч одиый узел содервян сплав ня основе молибдена с добавкой жит также анод 5, в котором может бьггь отверстие 6 для проходя электронно> о иучна от Q5 до 90 ят. %, гяфния от 15 до 10 ка. Лнод имеет вводы 7 в» ходил»ие ня1>уят. %, 11ри соответствующей ориентации мо- 55 жу сквозь стенку баллона й. В г>яппоие нокристялля сплав с алла сплава эмиттируюшее пятно вы- . создается техни>»еский ипи более выс»кий водится ия вершину, тем самым достигает- вакуум. ся эмиссия в суженном вдоль оси автокято- Г1редлягяемое устройство, рябочяк>ин-. в режиме подогретого я>>токятодя, ряб»» Гякой явтокятод может работать долго- ) 60 ет следующим образом. !

Острие 1 достаточно сильно прогревает- ся пропусканием тока через нагреватель (дужку 3). Температура подогрева автокатода достаточна для того, чтобы. эмиссионно-активная пленка легко восстанавливалась за счет поступления активного вещества из недр острия, если она уничтожается засчет ионной бомбардировки или испарения. Наанод

5 подается импульсное высокое напряжение, достаточное для того, чтобы создаваемое у

10 вершины острия электрическое поле вызвало необходимый автоэлектронный ток. Этот ток будет исходить из эмиссионно-активной пленки 2, и так как угловые размеры ее

Зб невелики, он будет сконцентрирован в узком пучке. При необходимости пучок может быть выпущен сквозь отверстие 6 в аноде и использоваться далее для конкретных целей.

В режиме "подогретого "автокатода локализация эмиссии не теряется из-за ионной бомбардировки и автокатод работает длительно. Срок его службы определяется обеднением сплава эмиссионно-активной добавкой за счет неконгруэнтного испарений.

Однако применение конгруэнтно испаряюшихся сплавов позволяет еще более продлить срок службы автокатода с локализацией эмиссии. При этом можно использовать большие рабочие температуры острия. Это

1 допускает применение автокатода в худшем вакууме. Срок службы в этом случае определяется затунлением острия за счет испарения и катодного распыления. с

Предмет изобретения

1. Автоэмиссионный катод с локализацией эмиссии в узком телесном угле, представляющий собой монокристальное острие из тугоплавкого металлического материала, ориентированное так, что эмиссионноактивный участок расположен на и вокруг грани, находящейся на вершине острия, о т л и ч а ю щ и и C я тем, что, с целью повышения термической устойчивости,. стабильнос1и и долговечности эмиссионно-активного участка, катод выполнен из конгруэнтно испаряющегося сплава на основе тугоплавкого металла с добавкой эмиссионно-активного вещества.

2. Катод по п. 1, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что в качестве материала катода использован сплав на основе молибдена с добавкой гафния.

Э. Катодпопп. 1и 2,отличаю— шийся тем, что упомянутый сплав имеет состав: молибдена от 85-90 ат. %, гафния от 25 до 10 ат. %.

293514

Заказ ф,3

ЦНИИПИ Росударствениого комитла Совега Мииистров СССР

II0 делам изобретений и открытий

Москва, II3035, Раушская наб., 4

Предпринтис «Патент», Москва, Г-59, Ьережковская иаб., 24

Иэд. И " g 1 ираж яз,З Подписное