Способ контроля эмиссионных свойств рабочей поверхности сверхпроводящего резонатора

 

„.ЯО„н Я73254 А1 (51) 5 Н 01 1 39/24, Н 01 P 11/00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

PEPYSËÈÍ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 30.08.91. Бюл. У 32 (21) 3987544/25 (22) 09.l2.85 (72) Л.М. Севрюкова и В.М. ЕФреиои (53) 62!.326(088.8) (56) Диденко А.Н. Сверхпроводящне волноводы и резонаторы. И.: Сов.радио, 1973, с. 255.

Lengeler Н. Diagnostics superñînducting сапМев — IEEE. Trans Яис1.

8ci l98l, ч. 28, У 3, р. 2, рр. 32173221. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭИИССИОННЫХ

СВОЙСТВ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО РЕЗОНАТОРА (57) Изобретение относится к технике

СВЧ и монет быть использовано прн создании сверхпроводяиих высокочастотГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

OO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ных устройств. Целью изобретения является исключение цикла технологических операций, выполняемых после механической обработки для изготовления и проведения диагностики резонатора.

Для этого снимают петли гистерезиса на зависимость плотности тока через резонатор от напряаеиия мезду анодом, которым является резонатор, и катодом, причем резонатор находится в ванне с полируюцим электролитом. Контроль эмиссионных свойств осуществляют путем измерения площади петля гистереэнса. Такой способ контроля позволяет проводить диагностику реэонато" ров непосредственно яосле механичес- ф кой обработки. I табл.

1373254

40

Изобретение относится к технике

СВЧ и может быть использовано при создании сверхпроводящих высокочастотных устройств, в том числе при с создании линейных ускорителей протонов и электронов, а также при сооружении накопительных колец и устройств для высокочастотного удер ания плазMbl .

Целью изобретения является упрощение контроля и проведения его на более раннем этапе изготовления.

Сверхпроводящий резонатор непосредственно после механической обработки помещают в электролитическую ванну с полирующим электролитом, состоящим из смеси концентрированных кислот, и снимают петлю гистереэиса при последовательном увеличении и уменьшении напряжения между катодом и анодом (анодом является сверхпроводящий резонатор). Скорость изменения напряжения 0,04-0,I6 B/ñ.

Площадь петли гистереэиса характе- 25 риэует потери на переполяризацию на границе фаэ металл-электролит и н значительной степени определяется металлографическим состоянием металла. Установлено, что минимальную площадь петли гистереэиса имеют образцы ниобия в монокристаллическом состоянии с кристаллографической ориентацией плоскости (110). Именно эта грань имеет максимальную работу выхода, а следовательно, дает минимальные эмиссионные токи. Обнаруженный эффект корреляции работы выхода с площадью петли гистерезиса имеет важное значение.

Для иллюстрации этого в таблице приведена интегральная работа выхода электронов с полигранной рабочей поверхностью в случае ниобиевого резонатора 10-сантиметрового диапазона с 4В диаметром, равным высоте, изготовленного из монокристаллического ниобия с различной осевой ориентацией.

Из таблицы видно, что интегральная работа выхода на рабочей поверхности такого резонатора может изменяться от 4,088 до 4,461 эВ, т. е. вьнггрьпп в работе выхода электронов оценивается величиной 0,373 эВ. A даже сравнительно малый выигрьпп в работе выхода электронов вызывает заметное снижение эмиссионных токов.

В реальном сверхпроводящем резонаторе, состоящем из десятка монокристаллических зерен, картина гораздо сложнее и не поддается теоретическим расчетам. Поэтому пока единственным способом экспресс-контроля эмиcHoHHhix свойств рабочей поверхности сверхпроводящего резонатора является предлагаемый способ контроля с помощью петель гистерезиса.

П р и и е р. Выпи изготовлены три сверхпроводящих резонатора из ниобия марки НРБ-1, имеющие на рабочей поверхности зерна величиной от 25 до

68 мм разной ориентации, Петли гистерезиса, т.е. зависимость I=i(U) снимались в прямом и обратном направлениях в полирующих электролитах HF:

:Н SO4-1:n, где п выбиралось от 2 до

10. Скорость подъема и уменьшения напряжения варьировалась от 0,01 до

0,20 В/с. Для каждого случая определялась площадь петли гистерезиса.

Зксперименты показали, что петли гистерезиса следует снимать в полирующем электролите состава НГ:НпБО4 =

1:n, где п=6-9. При п 6 наблюдается сильное растравливание рабочей rioверхности резонатор»,. что затрудняет его дапьнейп;ую электрохимическую обработку и получение высоты микронеровностей менее 0,02 мк. При п79 петля гистерезиса из-эа сильной концентрационной поляризации получается искажс.иной и трудно идентифицируется.

Скорость подъема напряжения сле1 дует выбирать в пределах 0,040,16 В/с. При скоростях подъема напряжения менее 0,04 В/с процесс идет слишком медленно и электролит в прианодном пространстве успевает нагреться на 5-10 С, что искажает результаты. При скорости подъема напряжения более 0,16 В/с равновесные процессы не успевают устанавливаться, что опять-таки приводит к искажению петли гистереэиса.

Если необхоцимо выбрать наиболее перспективные с точки зрения эмисионных свойств резонаторы иэ большого числа заготовок, выбирают те, которые имеют меньшую площадь петли гис- терезиса.

Таким образом, предлагаемый способ контроля эмиссионных свойств сверхпроводящих резонаторов иэ ниобия и.

его соединений позволяет произвести контроль сверхпроводящих резонаторов сразу после механической обработки, отобрать наиболее перспективные реэо)373254 реэонатора, отличающийся тем, что, с целью упрощения контроля и проведения его на более раннем этапе изготовления резонаторов, резонатор помещают s электролитнческую ванну с полирующим электролитом, снимают вольт-амперную характеристику последовательно при увеличении и уменьаении напряпеиия со скоростью

0,04-0,)6 В/с, а контроль эмиссионных свойств осуществляют по площади петли гистерезиса на снятой зависимости. в

Формула изобретения

Способ контроля эмиссионных свойств рабочей поверхности сверхпроводящего резонатора из ниобия и соединений на его основе путем снятия вольт-амперной характеристики

Угловые величины основных граней, {I)X) 9 (Ыс1}, эВ

Кристаллографическая ось цилиндра

Процентное содерхание плоскости

;,(УЛ1,, l Рад

C IJVW), эВ плос- r рад кость (I I 0( (1 12}

1100) 28

4 8

15,55

lO

ll,ll

4,47

4,00

7,78

22,22 (1 1 1}

С 1 1 0 > 11 I 61 )) 4

80

3,88

22,22

3,7

2l I2

3,98

80 4,8 22,22

4,0 11,11

3,85 22,22

3,98 44,45

<100>

80

160

160

2,73

56,94 !

6,67

23,61

4,8

205

0,746

0,873

4,47

10

3,70

C I 11) l0

О, ) 12 4,461

2,78

3,98

Составитель А. Серебряков

Редактор T. Зубкова Техред Л.Сердюкова

Корректор Г. Реветник

Тирах 356 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Иосква, Ж-35, Раушская наб ° > д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 3443 наторы, ие проводя как длительной технологической обработки, так и намерения в сверхвысоком вакууме на образцах-свидетелях или готовых реэо5 наторах. (I 1Î) 1 ОО}

)204) (ыи) (I 10) (I I 2}

}l 23) ))3

0,747

0,497

0,315

0,863

0,826

0,840 4,088

1,070

0,444

0,854

I 773 4,141