Материал для эмиттера ионов щелочных металлов

 

МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭМИТТЕРА ИОНОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ на основе твердых соединений,включающих ионообраэующий щелочной металл, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и плотности ионнного тока, в качестве твердого соединения использован, пиролитический слоистый графит с интеркалированным между слоями щелочным металлом.

„„SU„„897042

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

35В Н 013 27/26,: H 01Х г7/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Г

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHONlV СВИДЕТЕЛЬСТВУ М, ЩТ л »

2.- С„ (21 ) 291 9269/18-25 (22) 30.04.80 (46) 30.07.83. Бюл. Р 28 (72) И. Г. Гвердцители, A. Г. Каландаришвили, О. А, Самадашвили, Г. Н. Зубарев, T.Ô.Àòàìàíîâà, A.Ã.ÏîïàHäoïóëî, Ш.Ш.Шартава и В.П.Зайцев (53) 533.9(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 544012, кл. H 01 3 1/14, 1974.

2. Еремина С.M., Куварская Б.С. Термоэмиссионная эмиссия алюмоснли-. катов щелочных металлов. Известия AH

СССР, т. 40, Р 8, 1976, с. 1167 (прототип). с. (54) (57) МАТЕРИАЛ ЦЛЯ ЭМИТТЕРА ИОНОВ

ЩЕЛОЧНЫХ METMIJIOB. на основе твердых соединений, включающих ионообразующий щелочной металл, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения стабильности и плотности ионнного тока, в качестве твердого соединения использован пиролитический слоистый граФит с интеркалированным между слоями щелочным металлом.

897042

Экспериментальная емкость

Расчетная емкость

Реакция

0,083

0,054

0,277

0,181

0,324 (0,127 в 0,647

0,423

0 154

0,101

0,077 ,0,050

0,046

0,046

Зсг4cs 2cэь cs + cs

0,030

0,023

0,015

0,014

0,009

0,009

4С Сэ 3(8Сэ+ Cs

4С ЯЬ-ЗС Rb + аЬ

5C Cs 4С6 Сз+ Cs

0,03

5С4экЬ 4С6оРЬ + кЬ

6CggC5 5С Сз + Св

0,081

0,02

6СьоRb 5Счг ЙЬ+Rb

0i006

Изобретение относится к области термоэмиссионных источников. ионов . и мОжет быть использовано при разработке источников ионов масс-спектрометров и других электроэмиссионных приборов. 5

Известны материалы для эмиттеров ионов щелочных металлов, представляющие собой так называемые открытые структуры d - 4@ 3, в которых ионы металла перемещаются по всему объему 10 кристалла 1 3.

Однако в силу низкой скорости диффузии ионов плотности ионного тока, получаемые с помощью известных эмиттеров, низки. 15

Ближайшим техническим решением к предлагаемому является материал для эмиттера ионов щелочных металлов на основе твердых соединений, включающих ионообразующий щелочной металл1.2).

В качестве основы твердой структуры используются алюминосиликатные и силикатные соединения, обладающие структурой, поцобной открытой Г2 3.

Замещение ионом А1+зиона Si+ в кремниевокислородном тетраэдре при образовании структуры алюминосиликата создает нескомпенсированный заряд кристаллической решетки. Для нейтрализации этого заряда необходимо присоединение положительного иона, который активно участвует в ионном обмене. Поэтому при реакцйи ионного обмена катионы располагаются также и между слоистыми пакетами внутри кристаллической фазы. Это обеспечи- 35

5C8Cs 4C С 8 + Cs .

5С8КЬ 4С Й Ь + ЙЬ

12С С9 5Сг 4 С s + 7Cs

12С Рф 5С РЬ + 7РЪ

ЗСг Р 2CÇü РЪ + йЬ вает большую подвижность и интенсив« рость ионной проводимости и термоионной эмиссии.

Недостатком известных материалов является отсутствие емкости эмиттируемого металла, а следовательно, и стабильности во времени при постоянной температуре источника.

Целью изобретения является повышение стабильности и плотности ионного тока.

Цель достигается тем, что в материале для эмиттера ионов на основе твердых соединений, включающих ионообразующий щелочной металл, твердое соединение представляет собой пиролитический слоистый графит с интеркалированным меяду слоями щелочным металлом.

Известнр, что графит при взаимодействии со щелочными металлами КЬ, ЙЭ, Р образует слоистые соединения, в которых слои графита чередуются со слоями щелочных металлов в виде ионов.

В отличие от известных слоистых (открытых )структур только система пиролитический графит — щелочной металл обладает емкостью по отбираемому во времени металлу. Это связано со скачкообразным переходом одной двухфазной реакции в другую при постоянной температуре графита.

Расчетные и экспериментальные данные по емкости цезия и рубидия на

1 r графита для .различных двухфазных систе л приведены в таблице.

897042

Составитель В.Обухов темред с.мигунова корректор 0.Вокщан

Редактор E.Ìåñðîïîâà

Заказ 6679/4

Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из таблицы, система пиролитический графит - щелочной металл позволяет обеспечить значительный расход цезия прн постоянной температуре без изменения потока эмиттируемых ионов щелочного металла.

Для экспериментального обоснования предлагаемого источника ионов была исследована ионная эмиссия пиролитического графита, насыщенного 0 парами рубидия до соединения Сзяь.

Исследования проводились на массспектрометре NH-1305. Синтезировано ный на отдельном .стенде образец поме-. щали в обезгаженный при 900 С танта- . ловый испаритель °

Таким образом данный материал для эмиттера ионов на основе.пиролитического слоистого графита, интеркалированного ионами щелочных металлов, обладает стабильностью ионного тока и может найти применение в различных областях техники.

В эксперименте были достигнуты;.: плотности ионного тока до 20 ма /см при.стабильном поддержании тока в течение десятка часов.