Способ получения эмиссии с автоэмиссионных катодов

 

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭМИССИИ С АВТОЭМИССИОННЫХ КАТОДОВ, работающих в вакууме в условиях облучения ионами инертного газа, включакиций операцию регенерации автокатода, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения долговечност.и катодов, облучение катода ионами инертного газа производят до дозы 10 ион/см. 2, Способ, по п. 1, отличающийся тем, что регенерацию низковольтных автокатодов производят посредством полевого испарения на глубину 1.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ1 1АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

4 (51) 01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPbfTl41 (21) 3390488/18-21 (22) 29.01. 82 (46) 30.06.85. Бюл. Ф 24 (72) Ж. И. Дранова и И. М,,Михайловский (53) 621.3.032.212(088.8) (56) ); Елинсон М. И. и Васильев Г. Ф.

Автозлектронная эмиссия. М., ГИФ-МЛ, )958, с. )33.

2. Ненакалнваемые катоды, Сборник. под ред. проф. Елинсона М. И., M., "Советское радио", )974, с. 207. (54) (57) 1 . СПОСОБ. ПОЛУЧЕНИЯ ЭМИССИИ

С АВТОЭМИССИОННЫХ КАТОДОВ, работающих в вакууме в условиях облучения ионами инертного газа, включающий операцию регенерации автокатода, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью уве личения долговечности катодов, облучение катода ионами инертного газа производят до дозы 101 ион/см .

2. Способ. по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что регенерацию низковольтных автокатодов производят посредством полевого испарения на глубину 50..-80 А.

1 1164806 г

Изобретение относится к способам .получения эмиссии с автоэмиссиониых катодов, эксплуатируемых в вакууме, содержащем инертный газ (например, в стеклянных электровакуумных приборах гелий неизбежно присутствует вследствие натекания его из атмосферы через стеклянные стенки).

Известно, что катоды, работающие в таких условиях, имеют низкую дол- 1О говечность.

Известен способ получения эмиссии . с автоэмиссионных катодов путем подачи напряжения между катодом и анодом (1 ).

Долговечность катодов ранее идентифицировали со стабильностью эмиссии, полагая, что срок службы катодов тем выше, чем меньше вероятность флуктуаций тока при постоянном рабо- 2П чем напряжении, вызванных адсорбцией на поверхности атомов поверхностно-" активных газов к их миграцией.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения эмиссии с 25 автоэмкссионных катодов, работающих в вакууме в условиях облучения ионами инертного газа,, включаюшкй регенера= цию автокатода (2).

Оцнако даже в высоком по остаточным газам вакууме, получаемом при длительной Откачке, несмотря на достато=кую стабильность эмиссии, не удалось достичь долговечной эмксскк .катацы г осле кратковременной работы

35 все же взрывались.

Цель изобретения - повышение долговечности автаэмкссионных катоцов.

Поставленная цель достигается тгм,, что согласно способу .полученкя эмиссии с автоэмиссконных катодов, работающих в вакууме в условиях облучения ионамк инертного газа. включающему операцию регенерации автокатода., облучение катода ионами инертного

2 газа производят до дозы 10"6 ион/см

Регенерацию низковольтных автокатодов произВодят посредством полевого испарения на глубину 50-80 А„ !

Методом автоконномикроскопическо- 5О го анализа структуры материала катодов выявлена причина их разрушения и соответственно их низкой долговечности в условиях облучения — блкстерообразование в приповерхностном 55 слое автокатода. Обнаружено, что при одинаковых дозах облучения ионами инертного газа концентрация пор вблизи эмитирующей поверхности автокатода выше, чем при тех же дозах в массивном материале. Установлено, что критической для автокатодов дозой облучения является доза 10 ион/ см, после достижения которой катод

2 может быть возвращен в рабочее состояние путем удаления дефектного слоя кли залечивания образовавшихся в приповерхностном слое дефектов, Облучение катода до дозы выше

101 ион/см приводит к необратимому росту пор в объеме материала, слиянию их в блистеры и взрыву блистеров. Как в случае массивных материалов, критическая доза облучения. ::автоэмиттера слабо зависит от энергии ионов и еще слабее от материала мишени к его температуры. При этом: режим эксплуатации катода определяет лишь общую дозу облучения за время работы катода, В случае катодов со специальной структурой, не допускающей термической обработки, возможным способом регенерации катода по достижении критической дозы облучения его ионами инертного газа является удаление дефектного поверхностного слоя испарением в сильном электрическом поле. Поскольку в испаряющем поле напряженностью 10 В/см

0 механически устойчивыми являются лишь острия радиусом до 10 А, а

3 именно этк острийные автоэмиттеры (т,н, низковольтные) могут быть подвергнуты регенерации методом полевого кспаренчя после того, как доза кх Облученкя достигла критиЧЕСКОГО ЗН- НКЯ

На основе дачкьл автоионномккроскопкческого анализа о распределении по. глубине пор-, образуюшихся в процессе облученкя в низковольтных автокатОдах> устанОвлеыа толщина ПОВерхнО— стного слоя, подлежащего испарению попем (плюс на "автокатоде",, Большинство пор сосредоточивается в слое

50-70 А, На глубине более 70 А количество пор к их размеры резко уменьшаются; поры докритических размеров способны залечиваться в результате радиационно-стимулированной самодкффузии, Для инертных газов с массами, большими, чем у гелия, глубина проникновения ионов меньше указанной, Пример. Игольчатый вольфрамовый автокатод помещали в вакуумную; камеру. Автокатод включали в режим

1164806

Составитель Г. Кудинцева

Редактор С. Лисина Техред Л.Мартяшова Корректор C. Черн, Заказ 4194/50 Тираж 679 Подписное

ВНИИПИ 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

3 автоэлектронной эмиссии и снимали временную характеристику тока при давлении остаточных газов в вакуум-т ной камере Р, r soe 5 19 тор и давлении гелия P 5 ° 10 тор. По . р достижении дозы P = 10 ион/см автокатод переключали в режим полевого испарения и испаряли 25 атомных слоев (110), что соответствует толщине испаренного слоя около 50 Х. . tp

При регенерации согласно предлагаемому способу автокатод после работы в течение времени, которое почти в 10 раз больше, чем согласно способу-прототипу, не разрушился.

Аналогичные испытания были проведены для других материалов — ниобия и сплавов на его основе.

Таким образом, предлагаемый способ получения эмиссии с автоэмиссионных катодов позволяет повысить долговечность катодов даже в условиях технического вакуума, в том числе для катодов со специальной структурой, не допускающих тепловой обработки.