Материал катода для электронных приборов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61), (ополнительпый к патенту (22) Заявлено 23.1075 (21) 2182653/18-25 (23) Приоритет — (32) 25.10.74 (З)) 1429 5/74 () Шв ейцари я (51) М. Кл.

Н 01 3 1/14

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (Ь«) УЙ(С б21.3. 032.

213.13 (088.8) Опубликовано 1508.79 Бюллетень ¹ 30

Дата опубликования описания 180879

Иностранцы

Чарли Буксбаум (ЧССР) и Гернот Гессингер (Австрия) (72) Авторы изобретения

Иностранная фирма Б.Б.Ц АГ Браун, Бовери унд Ко (Швейцария) (71) Заявитель (54 ) МАТЕРИАЛ КАТОДА ДЛЯ ЭЛЕКТРОННЫХ

ПРИБОРОВ

16

30.Изобретение относится к области электронной техники, в частности к компонентам электровакуумных приборов.

Известен материал для изготовления катодов, содержащий в качестве носителя тугоплавкий металл и окись тория в качестве активной добавки (1). Эти катоды имеют высокую рабочую температуру, в связи с чем используются исключительно как вторичноэмиссионные.

Известен также материал катода для электронных приборов, содержащий тугоплавкий металл в качестве носителя, окисел редкоземельного металла в качестве активной добавки и восстановитель (2). Катоды, выполненные иэ этого материала, не позволяют повысить плотность тока эмиссии при одновременном увеличении срока службы.

Целью изобретения является повышение плотности тока эмиссии и долговечности катода.

Для этого в предлагаемый катодный материал введен дополнительно, по крайней мере, один из металлов палладий, платина, родий, рутений в коли естве 0,01-:5 вес.Ъ, Материал катода может отличаться тем, что содержание дополнительно введенного металла составляет

0,01-0,75 вес.Ъ, а содержание окисла редкоземельного металла составляет от 0,2-15 аес.Ъ.

Материал катода может отличаться тем, чтосодержание одного из дополнительно введенных металлов находится в пределах от 0,25 до 0,6 вес.Ъ, а окиси редкоземельного металла— в количестве не более 3 вес.Ъ. Металлы: палладий, платина, родий, рутений содержатся в диспергированном виде в носителе.

Материал катода может содержать один из металлов: палладий, платину, родий, рутений преимущественно во внешней зоне катода.

Положительный эффект при выполнении катода из предложенного материала достигается за счет того, что металлы-палладий,платина, родий, рутений-ускоряют межкристаллитную диффузию. Благодаря этому эмиссия катода долгое время остается стабильной в условиях эксплуатации.

Кроме того, положительный эффект может определяться дополнительным каталитическим воздействием металлов:

680670

50 палладия, платины, родия и рутения при восстановлении окислов редкоземельных элементов .

В качестве активной добавки предпочтительно использовать окислы иттрия и лантана.Ввод одного или нескольких способствующих диффузии металлов, таких как палладий, платина, родий и рутений в систему катодов с карбидом металла носителя в качестве восстановителя позволяет получить катоды со сниженной мощностью накала и высокой эмиссией, Изобретение поясняется примерами исполнения и результатами опытов, Пример 1. 98 вес.Ъ молибденового порошка (зернистость по

Фишеру 1,2 ммк) смешивается с 2 вес.Ъ окиси лантана (La>O+), которая .предварительно размалывается в шаровой мельнице в мокром состоянии (зернистость 0,5 ммк) в течение 30 минут в вибросмесителе. После этого смесь порошка, на первой операции, .прессуется на изостатическом прессе в цилиндрической резиновой форме под давлением 3000 бар для получения заготовки. Затем, на второй операции заготовка предварительно восстанавливается в проточном водороде при температуре 1000 С в течение 12 час, для удаления кислорода из молибдейа. На третьей операции заготовка индуктивно нагревается при 1700 С в течение одного часа в вакуумной печи, заполненной водородом и спекается до плотности, составляющей 98 Ъ теоретической плотности, Из спеченной болванки на четвертой операции отрезаются электроискровым методом пластинки размером

5 1 .12 мм,1,поверхность которых полируется. На последующей шестой операции, на отрезанные пластинки наносится в гальванической ванне покрытие из пластины,в качестве средства ускоряющего диффузжо, толщина покрытия составляет 1-10 ммк. Снабженная этим покрытием пластинка подвергается на седьмой операции диффузионному накаливанию в вакууме или защитной атмосфере в течение нескольких минут при температуре около;

1300 С. Затем во время восьмой orleрыщи пластинка подвергается карбидированию. Пластинка в течение 10 минут подвергается воздействию смеси бензола с водородом при температуре . 1700 С, благодаря чему между слоем о платины с одной стороны и сердечником из молибдена и окиси лантана с другой стороны, образуется слой карбида молибдена (Мо2С).

Пример 2. Поступают так же, как и в примере 1, но восьмая orieрация (карбидирование бензолом и водородом) производится перед шестой операцией, т,е. перед покрытием платиной.

40 !

55 б0

á5

Пример 3. Молибденовый порошок с 2 вес.% окиси лантана (La) смешивается с 0,5 вес,В платийовой черни с зернистостью от

0,5 мкм. На первой операции смесь изостатически прессуется под давлением 3000 бар для получения заготовки. На второй операции заготовка подвергается восстановлению в течение пяти часов при температуре в 1000 С в проточном, водороде.

После этого заготовка спекается в течение одного часа при температуре 1000 С, причем достигается 99,8В теоретической плотности. Из спеченной болванки, на четвертой операции, вырезается электроискровыа методом пластинка размером 5 ° 1 12мм. На пятой операции пластинка карбидируется в течение 10 минут в смеси бенэола с водородом при температуре 1700оС.

Пример 4. Порошок тантала высокой чистоты с зернистостью

1 ммк смешивается.с 2 вес.Ъ порошка окиси иттрия зернистостью 0,2ммк, а затем на первой операции изостатически прессуется в холодном состоянии под давлением 3000 бар для

1 получения заготовки. На второй операции для получения из заготовки спеченной болванки, ее спекают в течение часа в вакууме при температуре о

2300 С. При этом достигается плотность, составляющая 89-, теоретической плотности. На третьей операции из этой болванки вырезают методом электроэроэии пластинку Размером

5 ° 1 ° 12 мм. На четвертой операции пластинку карбидируют в смеси бензола с арганом в течение 15 минут при температуре 1700 С, При этом на поверхности пластинки образуется слой карбида тантала. На пятой операции на поверхность пластинки гальванически наносится слой палладия толищной 10 ммк. На следующей шестой операции пластинка отжигается в вакууме в течение двух часов при температуре 1600 С, причем палладий диффундирует в тантал.. исследовалось значение размещения соединения, образующего монослой и средства, ускоряющего диффузию внутри носителя или на носителе.

Были исследованы следующие варианты.

Сначала на поверхности носителя из тугоплавкого металла получают зону, содержащую соединение, образующее монослой, в некоторых случаях с добавлением восстановителя, После этого наносят, в виде наружной зоны средство усиливающее (вызывающее) диффузию. Хотя последнее, тем самым, в первую очередь, получается в наружном слое, оно проявляет свое специфическое влияние на большей или меньшей глубине, благодаря чему требуется проникновение

6806

Формула изобретения

Составитель Г.Кудинцева

Редактор Н.Каменская Техред Э.Чужих Корректор Т.Скворцова

Заказ 4665/59 Тираж 923 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4

5 средства, ускоряющего диффузию и более глубокие эоны катода. Это может быть достигнуто описанным в примере 1 диффузионным обжигом (накаливанием) при изготовлении катода, В другом варианте на наружной поверхности носителя получают зону 5 средства, ускоряющего диффузию, на которой располагают соединение, образующее монослой, что обеспечивает расположение средства, ускоряющего диффузию н промежуточной зоне.

Обычно требуется проникновение ускоряющего диффузию средства в зону соединения, образующего монослой. В обоих упомянутых выше случаях слой, содержащий ускоряющее диффузию средств g но, представляет собой форму для хранения соответствующего количества, необходимого для компенсации потерь, происходящих при испарении но время работы. 20

В третьем варианте средство для ускорения диффузии диспергируется в носителе, а соединение, образующее монослой, располагается, предпочтительно в наружной зоне.

В.четвертом варианте соединение, образующее монослой, диспергируется в носителе, а средство, ускоряющее диффузию,предпочтительно, располагается н наружной зоне. Оба этих варианта, особенно последний, имеют преимущества в изготовлении, однако диффузионный обжиг обычно требуется в обоих укаэанных вариантах.

В пятом варианте, как активатор, так и мобилизатор диспергируется ÇÁ н носителе. Это исполнение, с точки зрения обработки материала, следует считать оптимальным.

С точки зрения количественного состава катода, определены приведенные ниже, наиболее благоприятные пределы содержания основных компонентов: соединение, образующее монослой от 0,05 до 10 вес.Ъу средство, ускоряющее диффузию, — от

0,01 до 5 вес.Ъ.

Оптимальные величины, с точки зрения плотности тока эмиссии, электронов, срока службы и техноло70

6 гичности переработки материала като-. да н проволоку будут следующими: химическое соединение активатора от 0,5 до 3 нес.%; мобилиэатор— от 0,3 до 0,6 вес.Ъ.

1. Материал катода для электронных приборов, содержащий тугопланкий металл в качестве носителя, окисел редкоземельного металла в качестне активной добавки и восстаиовитель, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности тока, эмиссии и долговечности катода, в него введен дополнительно, по крайней мере, один иэ металлов — палладий, платина, родий, рутений — в количестве 0,01- .5 нес.Ъ.

2. Материал по п.l, о т л и ч а юшийся тем, что содержание допблнительно введенного металла составляет 0,01-0,75 нес.Ъ, а содержание окисла редкоземельного металла составляет 0,2-15 вес.В.

3. Материал по п.2, о т л и ч а ю шийся тем, что содержит один из дополнительно введенных металлов в количестве 0,25-0,6 вес.%, а окиси редкоземельного металла— в количестве не более 3 вес.В.

4. Материал по пп.1-3,. о т л ич а ю шийся тем, что содержит один иэ дополнительно введенных металлов в диспергиронанном ниде в носителе.

5. Материал по пп.1-3, о т л ич а ю шийся тем, что содержит один иэ дополнительно введенных металлов преимущественно но ннешней зоне катода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Оксидный катод под. ред.

Б.Н.Царева, М., НИЛ, 1957, с,433438.

2. Кудинцева Г.A. и др. Термоэлектронные катоды. Энергия, М -Л.i 1966, с,281.