Способ изготовления автоэлектронного катода электровакуумного прибора

 

Изобретение относится к электронной технике, а конкретно к способам изготовления автоэлектронного катода, содержащего систему эмиттеров на металлическом основании, покрытом слоем соединений щелочно-земельных металлов. Цель изобретения увеличение эмиссионной способности и долговечности катода. Цель обеспечивается проведением особой импульсной высоковольтной тренировки, а именно импульсами напряжения, амплитуда которых достаточно для пробоя межэлектродного промежутка, но при напряженности электрического поля у поверхности автоэмиттеров не более 1·10⁶В/см при энергии пробоя в импульсе 0,02 0,03 Дж. Увеличение тока, отбираемого с катода, и его долговечности достигается в результате того, что при пробоях частично распыляется слой соединений ЩЗМ, находящийся на металлическом основании, и пленка этих соединений осаждается на рабочей поверхности эмиттеров. Применение предложенного способа позволило увеличить величину отбираемого тока в 2 3 раза а долговечность более чем на порядок по сравнению с известными способами изотовления таких катодов.

Изобретение относится к электровакуумной технике и может быть использовано при изготовлении автоэлектронного катода электровакуумного прибора. Цель изобретения увеличение эмиссионной способности и долговечности автоэлектронного катода, содержащего систему эмиттеров на металлическом основании, покрытом слое соединений щелочно-земельных металлов (ЩЗМ). Эта цель достигается в способе изготовления такого катода, когда проводят особую высоковольтную импульсную тренировку катода, а именно после термического активирования на катод подают импульсы напряжения, вызывающие пробой межэлектродного промежутка с напряженностью электрического поля у поверхности автоэмиттеров не более 1˙10⁶ В/см при энергии пробоя в импульсе 0,02-0,03 Дж. Увеличение тока, отбираемого с катода, и его долговечность достигаются в результате того, что при пробоях частично распыляется слой соединений ЩЗМ, находящийся на металлическом основании системы эмиттеров, пленка этих соединений осаждается на рабочей поверхности эмиттеров. При этом ток автоэлектронной эмиссии возрастает вследствие увеличения локальной напряженности электрического поля у поверхности этой пленки, а долговечность катода вследствие увеличения запаса активного вещества. Наибольшая величина напряженности электрического поля 1˙10⁶ В/см определяется непрекращающимися пробоями вследствие отрыва частиц соединений ЩЗМ от рабочей поверхности эмиттеров. Наибольшая энергия пробоя, при которой наблюдается стабилизация тока анода и прекращается его рост, составляет 0,03 Дж. При энергии пробоя, большей 0,03 Дж, начинается снижение тока анода вследствие разрушения частиц соединений ЩЗМ на рабочей поверхности эмиттеров. Минимальная энергия пробоя 0,02 Дж, так как при меньшей энергии наличие пробоев практически не оказывает влияния на величину тока анода вследствие недостаточного разрушения слоя соединений ЩЗМ на основании системы эмиттеров. По предложенному способу изготавливали автоэлектронные многолезвийные кольцевые катоды из танталовой фольги, а также из фольги сплава молибден-рений (МР-47ВП) толщиной 3-5 мкм. Диаметр основания системы автоэмиттеров определяется наружными диаметрами разделительных никелевых колец, устанавливающих расстояния между кольцами автоэмиттеров. На поверхность разделительных колец предварительно перед сборкой эмиттера методом намазки наносили слой двойного эквимолярного карбоната бария стронция толщиной 200 мкм (расстояние от этого слоя до рабочей кромки автоэмиттеров 100-150 мкм, всего десять колец автоэмиттеров диаметром 26 мм). Затем проводили термическое активирование катода в процессе откачки экспериментальных диодов с помощью технологического подогревателя, расположенного внутри никелевого цилиндра, катода, на котором расположены кольца автоэмиттеров. Предельная температура 1400 К, вакуум, 10^-4 10^-5 Па, продолжительность термического активирования 1 ч, в том числе при предельной температуре 10 мин. Затем проводили высоковольтную тренировку вакуумного промежутка катод-анод при постепенном увеличении напряжения до 15-22 кВ. Величина сопротивления ограничительного резистора 500 Ом. Длительность импульса высокого напряжения 10 мкс, скважность 1000. Суммарная продолжительность цикла высоковольтной тренировки 2,5 ч. Пробои фиксировали декатронным счетчиком с селекцией по амплитуде импульсов тока. Энергия пробоя не превышала 0,03 Дж. Наибольшее напряжение, до которого тренировался высоковольтный вакуумный промежуток 22 кВ, что соответствует локальной напряженности электрического поля у рабочей поверхности автоэмиттеров 1˙10⁶ В/см. Величина тока анода в импульсе, достигнутая у диодов с ненакаливаемыми катодами, изготовленными по предлагаемому способу и по способу, использующему только термическое активирование и высоковольтную импульсную тренировку до напряжения, при котором контролируется величина тока анода в импульсе в процессе термического активирования, равна соответственно при одном и том же напряжении 10-10,5 и 6,2-6,5 А. Максимальная величина тока анода в импульсе, достигнутая при изготовлении катодов по предлагаемому способу, составляет 18,3-18,5 А. Долговечность катодов, изготовленных по предлагаемому способу, находится в пределах 1100-1800 ч, что на порядок больше, чем у катодов, изготовленных известным способом.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АВТОЭЛЕКТРОННОГО КАТОДА ЭЛЕКТРОВАКУУМНОГО ПРИБОРА, содержащего систему эмиттеров на металлическом основании, покрытом слоем соединений щелочноземельных металлов, включающий термическое активирование до 1400 К и высоковольтную импульсную тренировку до установления стабильной величины тока, отличающийся тем, что, с целью повышения эмиссионной способности катода и его долговечности, амплитуду импульсов напряжение выбирают достаточной для пробоя межэлектродного промежутка, но с напряженностью электрического поля у поверхности автоэмиттеров не более 1 · 10⁶ В/см при энергии пробоя в импульсе 0,02 0,03 Дж.