Способ изготовления композитного катодного материала

Изобретение относится к электронной технике, в частности к катодам, работающим в режиме автотермоэлектронной эмиссии. Cпособ изготовления композитного катодного материала включает подготовку порошка активного компонента и нанопорошка матричного металла, смешивание и перемешивание порошка активного компонента с нанопорошком матричного металла и последующую обработку полученной смеси, при этом в качестве порошка активного компонента композитного катодного материала используется гидрид металла цериевой группы, в том числе лантана, церия или празеодима, в качестве порошка матричного металла используется нанопорошок иридия, смесь порошков приготавливают в соотношении 1-13% вес. порошок активного компонента, нанопорошок матричного металла - остальное, после смешивания порошков последовательно проводят термический отжиг получившейся смеси в вакууме при температуре 850-950°C до полной дегазации, затем горячее магнитно-импульсное прессование в вакууме при температуре 400-500°C и давлении прессования 08-1,5 ГПа и последующее спекание в вакууме при температуре 1500-1600°C. Изобретение позволяет значительно уменьшить эмиссионную неоднородность катода. 1 ил.

 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к катодам, работающим в режиме автотермоэлектронной эмиссии. Такие катоды широко применяются в электровакуумных приборах.

Известен способ изготовления металломатричного композита (патент РФ на изобретение №2188248, приоритет от 23.04.2001, опубл. 27.08.2002), включающий подготовку усиливающих элементов в виде порошка, подготовку материала матрицы в виде порошка, смешивание и перемешивание порошков и последующую термообработку полученной смеси, отличающийся тем, что в качестве материала матрицы используют нанопорошок размером 1-150 нм в количестве 1-100 мас. % от массы материала матрицы.

Недостатком вышеуказанного способа является то, что он не позволяет получить композитный материал с максимально высокой однородностью распределения усиливающей фазы, так как ограничен в этом эффективностью перемешивания исходных порошков матричного и активного элементов и большим размером кристаллитов получаемого металломатричного композита.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является значительное уменьшение эмиссионной неоднородности катода.

Технический результат достигается тем, что предлагается способ изготовления композитного катодного материала, включающий подготовку порошка активного компонента и нанопорошка матричного металла, смешивание и перемешивание порошка активного компонента с нанопорошком матричного металла и последующую обработку полученной смеси, при этом в качестве порошка активного компонента композитного катодного материала используется гидрид металла цериевой группы, в том числе лантана, церия или празеодима, в качестве порошка матричного металла используется нанопорошок иридия, смесь порошков приготавливают в соотношении 1-13% вес. порошок активного компонента, нанопорошок матричного металла - остальное, после смешивания порошков последовательно проводят термический отжиг получившейся смеси в вакууме при температуре 850-950°C до полной дегазации, затем горячее магнитно-импульсное прессование в вакууме при температуре 400-500°C и давлении прессования 08-1,5 ГПа и последующее спекание в вакууме при температуре 1500-1600°C.

Способ изготовления композитного катодного материала состоит в следующем.

Вначале осуществляют подготовку активного металла цериевой группы, в том числе лантана, церия, празеодима в виде порошка гидрида и подготовку металла матрицы иридия в виде нанопорошка. Эта операция включает в себя контроль качества исходных материалов, дозировку нанопорошкового и гидридного материалов, в некоторых случаях предварительную обработку материалов различными методами, такими как измельчение, просеивание, а также сепарация порошков в высокоскоростной центрифуге. После подготовки исходных материалов осуществляют их смешивание и перемешивание до получения однородной смеси. Согласно предлагаемому способу в процессе термического отжига в вакууме в результате химического взаимодействия порошка гидрида металла цериевой группы и нанопорошка иридия получают наноразмерный синтезированный порошок интерметаллического соединения, что приводит к повышенной однородности распределения в композитном нанопорошке. При этом наибольшей эффективности удалось достигнуть при проведении отжига до полной дегазации при температуре 850-950°C. Полученный композитный нанопорошок интерметаллического соединения и иридия подвергают горячему импульсному прессованию и спеканию до получения полностью беспористого материала.

Применяемое в способе горячее импульсное прессование композитного нанопорошка интерметаллического соединения с иридием позволяет получать прессованные заготовки катодного материала с высокой плотностью, 85-95% от теоретического значения. Это позволяет значительно снизить температуру и время финишного спекания материала до полной плотности. В результате спекания в вакууме при температуре 1500-1600°C формируются субмикронные размеры кристаллитов композитного катодного материала, что приводит к повышению однородности распределения активного элемента в матрице. При этом время проведения спекания подбирается таким образом, чтобы полученный композитный катодный материал имел плотность близкую к теоретической.

Изобретение иллюстрируется изображением композитного катодного материала, полученного с помощью предлагаемого способа.

На фиг. 1 показано изображение структуры композитного катодного материала, полученного с помощью предлагаемого способа. Изображение получено с помощью средств электронной микроскопии.

При исследовании образцов композитного катодного материала с помощью средств электронной микроскопии было установлено, что полученный с помощью предлагаемого способа материал представляет собой однородно распределенные агрегаты микронных и субмикронных кристаллитов, значительная часть которых содержит наноразмерные включения различной формы.

В качестве примера реализации такого способа изготовления композитного катодного материала получен композитный катодный материал на основе интерметаллического соединения Ir-Ce и Ir. Первоначально осуществлена подготовка порошка гидрида церия, после чего он был смешан с нанопорошком иридия в соотношении 13% вес. порошок гидрида церия, нанопорошок иридия - остальное. Затем был произведен процесс вакуумного отжига полученной смеси порошков при температуре 900°C до состояния полной дегазации, и в результате химической реакции получен нанопорошок, включающий целевые наноразмерные фазы CeIr5, CeIr2 и Ir. Размер кристаллитов этих фаз, по данным рентгеноструктурного анализа, составил значительно менее 100 нм.

К полученному нанопорошку было применено горячее магнитно-импульсное прессование при температуре 425°C, в результате которого получен композитный катодный материал с относительной плотностью более 85%, при последующем вакуумном спекании при температуре 1520°C получен практически беспористый композитный катодный материал. По данным электронной микроскопии, полученный материал представляет собой однородно распределенные агрегаты микронных и субмикронных кристаллитов, значительная часть которых содержит наноразмерные включения различной формы. Тем самым обеспечивается однородность распределения эмиссионных центров в композитном катодном материале. Наблюдаемая субмикронная структура композитного катодного материала является следствием наноразмерности частиц порошка интерметаллического соединения иридия с церием, что, в свою очередь, является следствием наноразмерности исходного порошка иридия.

Таким образом, используя предлагаемый способ получения композитного катодного материала, удается получить материал, обладающий более высокой однородностью эмиссионных центров по сравнению с прототипом, а следовательно, обеспечивающий значительно более равномерную эмиссию при работе в составе электровакуумных приборов СВЧ.

Способ изготовления композитного катодного материала, включающий подготовку порошка активного компонента и нанопорошка матричного металла, смешивание и перемешивание порошка активного компонента с нанопорошком матричного металла и последующую обработку полученной смеси, отличающийся тем, что в качестве порошка активного компонента композитного катодного материала используется гидрид металла цериевой группы, в том числе лантана, церия или празеодима, в качестве порошка матричного металла используется нанопорошок иридия, смесь порошков приготавливают в соотношении 1-13% вес. порошок активного компонента, нанопорошок матричного металла - остальное, после смешивания порошков последовательно проводят термический отжиг получившейся смеси в вакууме при температуре 850-950°C до полной дегазации, затем горячее магнитно-импульсное прессование в вакууме при температуре 400-500°C и давлении прессования 08-1,5 ГПа и последующее спекание в вакууме при температуре 1500-1600°C.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к изготовлению металлосплавных катодов для приборов СВЧ-электроники. Способ получения катодного сплава на основе металла платиновой группы и бария включает прессование навески порошка металла платиновой группы, очистку поверхности бария от оксидов, совместную дуговую плавку прессовки и бария в атмосфере аргона с использованием нерасходуемого вольфрамового электрода.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для изготовления эффективных термо- и вторично-эмиссионных катодов. Путем плавки получают интерметаллид Рd5Ва, размалывают в атмосфере инертного газа или СО2 с получением порошка, полученный порошок смешивают с порошком палладия и проводят механоактивацию полученной смеси в планетарной или вибромельнице в течение 5-15 минут.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам изготовления металлопористых катодов для вакуумных электронных приборов. Технический результат - повышение равномерности распределения плотности токоотдачи и долговечности катодов.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в электровакуумных приборах, в частности в магнетронах непрерывного или импульсного действия, работающих в широком диапазоне длин волн.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении электронных пушек с термокатодами для приборов СВЧ. Cпособ определения величины продольного смещения термокатода (Δк), вызванного его нагревом, в приборе СВЧ, включает измерения тока пушки Iизм.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам реставрации мощных СВЧ-устройств, и может быть использовано для восстановления эксплуатационных характеристик приборов гиротронного типа.
Изобретение относится к электронной технике, а именно, к способу изготовления металлопористого катодов для вакуумных электронных приборов. Возможность изготовления крупногабаритных катодов со сложной формой эмитирующей поверхности, а также повышение срока его службы за счет создания ламинарного электронного потока с минимальными пульсациями, является техническим результатом заявленного изобретения.

Изобретение относится к области плазменной техники, а именно к составу материала для изготовления электродов генераторов низкотемпературной плазмы, содержащему связывающее вещество и растворитель, при этом состав дополнительно содержит оксиды лютеция Lu2O3 и неодима Nd2O3 в соотношении между собой 100:20 мас.% и имеет следующее соотношение: связывающее вещество - 10-70, оксиды лютеция Lu2O3 и неодима Nd2O3 - 80-20, растворитель - остальное.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам обработки эмиттирующей поверхности металлопористых катодов электронных приборов СВЧ-типа. .
Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам изготовления металлопористых катодов для ЭВП. .

Изобретение относится к изготовлению металлосплавных катодов для приборов СВЧ-электроники. Способ получения катодного сплава на основе металла платиновой группы и бария включает прессование навески порошка металла платиновой группы, очистку поверхности бария от оксидов, совместную дуговую плавку прессовки и бария в атмосфере аргона с использованием нерасходуемого вольфрамового электрода.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для изготовления эффективных термо- и вторично-эмиссионных катодов. Путем плавки получают интерметаллид Рd5Ва, размалывают в атмосфере инертного газа или СО2 с получением порошка, полученный порошок смешивают с порошком палладия и проводят механоактивацию полученной смеси в планетарной или вибромельнице в течение 5-15 минут.

Изобретение относится к области изготовления диспенсерных катодов на основе скандата бария или других материалов на основе скандата бария, а именно к материалу мишени и мишени для физического осаждения тонких пленок, дисперсному катоду на основе скандата бария и способу его получения и способу получения мишени.

Изобретение относится к катодам электровакуумных приборов, а более конкретно к цилиндрическим термокатодам, преимущественно для магнетронов, и может быть использовано в электронной технике.

Изобретение относится к полупрозрачному фотокатоду (1) для фотодетектора, имеющего повышенную степень поглощения при сохраняющейся степени переноса. Согласно изобретению фотокатод (1) содержит пропускающую дифракционную решетку (30) для дифракции фотонов, расположенную в слое подложки (10), на которую нанесен фотоэмиссионный слой (20).

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в электронно-лучевых приборах с автоэлектронной эмиссией, а именно: в зондовых приборах, экранах, растровых электронных микроскопах, а также в исследовательских и аналитических установках.

Изобретение относится к приборам вакуумной и твердотельной электроники, в частности к автоэмиссионным элементам на основе углеродных нанотрубок (УНТ), используемых в качестве катодов: к диодам, к триодам и к устройствам на их основе.

Изобретение относится к технологии изготовления холодных катодов гелий-неоновых лазеров и может быть использовано в газоразрядной технике и микроэлектронике. Способ включает в себя нагрев заготовок катода из алюминия в вакууме не ниже 10-5 мм рт.ст.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способу изготовления катодно-сеточных узлов (КСУ) с холодными катодами из углеродного материала для вакуумных электронных приборов.
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении изделий светоиндикаторной техники и эмиссионной электроники на основе автоэлектронной эмиссии углеродных структур.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к конструкции катодно-сеточных узлов с автоэмиссионным катодом из углеродного материала для вакуумных электронных приборов (в том числе к СВЧ приборам) с микросекундным временем готовности. Технический результат - повышение равномерности автоэлектронной эмиссии по всей поверхности катода и, как следствие, увеличение отбираемого с катода тока. В конструкции КСУ с по крайней мере одним автоэмиссионным катодом из углеродного материала, вершина катода имеет параболическую в сечении поверхность, на которой сформированы острия конусообразной формы. Оси симметрии каждого катода совпадают с осями симметрии отверстий в сетке. Параболическая форма вершины катодов обеспечивает одинаковую напряженность поля и равномерность эмиссии по всей поверхности катода, а наличие острий снижает рабочее напряжение на сетке. 3 ил.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к катодам, работающим в режиме автотермоэлектронной эмиссии. Cпособ изготовления композитного катодного материала включает подготовку порошка активного компонента и нанопорошка матричного металла, смешивание и перемешивание порошка активного компонента с нанопорошком матричного металла и последующую обработку полученной смеси, при этом в качестве порошка активного компонента композитного катодного материала используется гидрид металла цериевой группы, в том числе лантана, церия или празеодима, в качестве порошка матричного металла используется нанопорошок иридия, смесь порошков приготавливают в соотношении 1-13 вес. порошок активного компонента, нанопорошок матричного металла - остальное, после смешивания порошков последовательно проводят термический отжиг получившейся смеси в вакууме при температуре 850-950°C до полной дегазации, затем горячее магнитно-импульсное прессование в вакууме при температуре 400-500°C и давлении прессования 08-1,5 ГПа и последующее спекание в вакууме при температуре 1500-1600°C. Изобретение позволяет значительно уменьшить эмиссионную неоднородность катода. 1 ил.

Наверх