Способ изготовления автоэлектронных катодов

Способ изготовления автоэлектронных катодов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соеетекнк

Соцналнстнчесмнк

Реслублнк

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к аат. свид-ву— (22) Заявлено 120181 (21) 3236061/18-21 ($)) М Кл 3

Н 01 J 9/02

Н 01 J 1/30 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет с с с.р . по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (53) УДК 621 ° 385 ° .032.212 (088. 8) Опубликовано 15.02.83. Бюллетень ¹ 6

Дата опубликования описания 150 28 3 (72) Автор изобретения

Ж.И. Дранова :э

/ "3

Сг : /

/ (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ И31 ОТОВЛЕНИЯ АВТОЭЛЕКТРОННЫХ

КАТОДОВ

Изобретение относится.к электронной технике, а именно к способам обработки катодов с автоэмиссией, ограниченность технического применения которых связана с низкой стабильностью эмиссии электронов и низкой долговечностью автоэлектронных катодов.

Известны способы изготовления автоэлектронного катода, обеспечивающие снижение адсорбции атомов на змиттируюцей поверхности за счет создания сверхвысокого вакуума либо прогрева, при котором достигается десорбция атомов и сглаживание микрошероховатостей Е11.

Указанные способы технологически сложны, так как требуют либо дорого-< стояцей высоковакуумной техники, либо контроля степенй огрубления вершины катода в процессе прогрева. В послед нем случае адсорбционная активность эмиттирующей поверхности катодов снижается лишь временно, так что стабильность эмиссии повышается несуцественно.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления автоэлектронных катодов, в котором для повышения стабильности катод помещают в вакуумную каМеру с добавлением инертного газа, причем давление инертного газа на 1-2 порядка превышает давление остаточных газов. Способ обеспечивает формирование и поддержание в процессе работы атомно-гладкой и свободной от адсорбированных атомов поверхности 2 );

Однако, хотя достигалось повыше. ние стабильности эмиссии, долговечность катода, которую принято было однозначно связывать со стабильносты

v эмиссии, оставалась крайне низкой, С помощью автоионномикроскопических исследований изучена зависимость долговечности катода от особенностей структурных изменений материала катода в приповерхностной области, происходящих под действием ионной бомбардировки. На основании полученных данных показано, что низкая долговечность катода в случае обработки по способу-прототипу связана с

25 образованием в материале катода в условиях постоянного облучени1 ионами инертного газа газонаполненных пузырей-блистеров и взрывом их, приводящим к разрушению катода. При этом

30 существенно, что взрыв катодов имеет 997128 место даже при работе катода в режиме стабильной эмиссии.

Целью изобретения является повышение стабильности эмиссии и долговечности автоэлектронного катода.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления ,.автоэлектронного катода, включающему формирование атомно-гладкой поверхности катода в присутствии инертного газа, катод облучают ионами инертного. газа при давлении пос-. леднего 5-8 ° 10 > торр в режиме автоэлектронной эмиссии до дозы 10" 10 + ион/см .

Формирование поверхности полевым испарением в атмосфере инертного газа, позволяет получаТь атомно-гладкую поверхность вследствие предпочтительного испарения комплексов "атом инертного газа — атом металла", образующихся на выступающих атоглах.

Адсорбциог ная активность атомночйстой поверхности велика, и ее эффективное понижение достигается, как показывают автоионно- и автоэлектронно-микроскопические исследова- 5 ния материала приповерхностных областей катода, в результате облучения атомно-чистой и сглаженной поверхности катода ионами инертного газа (например, гелия ) .. О

Давление инертного газа не должно превышать значения 8 ° 10 торр,выше которого в межэлектродном промежутке развивается разряд, разрушающий катод. С понижением давления инертного газа ниже 5 ° 10 з торр становится i существенной ионная компонента остаточных газов в потоке бомбардирующих катод ионов, что приводит к снижению стабильности эмиссии обработанно- О го облучением катода.

При облучении атомно-сглаженных поверхностей автоэлектронных катодов до различных доз экспериментально обнаружено, что стабильность эмиссии эффективно повьыается пои облучении до дозы 10" ион/см . При дальнейшем увеличении дозы облучения стабиль-" ность эмиссии снижается вследствие пересыщения поверхностного слоя инертным газом и образования зародышей пор, разупрочняющих материал катода.

При дозе облучения ниже 10" ион/см

13 обработка неэффективна, так как стабильность эмиссии повышается незначительно. 55

На фиг. 1 дана временная характеристика тока острийного вольфрамового автокатода, обработанного по способу-прототипу; на фиг. 2 — временная характеристика тока автокатода, обработанного по предлагаемому способу до дозы 8 ° 10"зион/см .

Данный способ осуществляют в лабо. раторных условиях. Вольфрамовый ьстрийный автокатод помещают в вакуумную камеру автоионного микроскопа, после чего камеру откачивают до давления 5 10 торр, затем напускают в нее гелий до давления — 5 . 10 торр °

На автоэмиттер подают напряжение авто ионного знака (+ йа эмиттере ), и постепенным повышением напряжения до

U =10 кВ испаряют его вершину до сформирования атомно-гладкой рабочей поверхности; что регистрируется на экране автоионного микроскопа по однородности эмиссионного контраста ионного изображения. Затем на эмиттере изменяют знак поля на отрицательный, и напряжение автоэлектронного знака повышают до U=1 кВ. При указанном напряжении и автоэлектронном токе 3 мкА облучение рабочей поверхности катода проводится в течение

2 с. При этом доза облучения составляет 9 .10 ион/см 2.

Из сравнения временных характеристик тока с автокатода, обработанного по способу-прототипу и по данноглу.способу фиг. 1 и 2 ), следует, что стабильность эмиссии возрастает, и срок службы автокатода увеличивается более, чем на порядок.

Развакуумирование обработанного по данному способу катода с последующими размещением его в вакуумной камере и откачкой не обнаруживает изменения. стабильности эмиссионной характеристики катода.

Таким образом, данный способ позволяет увеличить стабильность эмиссии катода и его долговечность в условиях технического вакуума 10

-10 "торр, причем в результате облучения ионагли инертного газа химическая активность эмиссионной поверхности катода снижается настолько, что после обработки облучением в вакуумной камере возможно развакуумирование катода и установка его в электровакуумный прибор без необходимости какой-либо обработки непосредственно в рабочем приборе, что существенно упрощает технологию изготовления электровакуумных приборов, использующих катоды с автоэмт.. сси ей .

Формула изобретения

Способ изготовления автоэлектрониых катодов, включающий формирование атомно-гладкой поверхности в присутствии инертного газа, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности эмиссии н долговечности автоэлектронного катода, его облучают ионами инертного газа при давлении последиего 5 — 8 10 Зторр

997128

$ в режиме автозлектронной эмиссии до дозй 10 " -10 <+ ион/смй, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Составитель Г. жукова

Редактор М. Дылин Техред О.Неце Корректор М. Коста

Заказ 945/71 . Тираж 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, -35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

pit4

6 б ф

Я

1. Ненакаливаеьме катоды. Сб. под ред. И.И. Елинсона. Н., "Советское радио", 1974, с. 211-213..

2. Авторское свидетелей*ство СССР

Ю358737,кл.H 01 J 1/30,1970(прототип;