Способ нанесения эмиссионного покрытия на катод
Разработка
Категория
H - электричество
Опубликован
11.04.2024 12:32
Описание
Изобретение относится к области электронной техники, частности к дисплейным экранам с автоэмиссионным углеродным катодом, индикаторам и т.д., и касается нанесения эмиссионного покрытия на катод.
Эмиссионное покрытие наносится на катод для снижения рабочего напряжения питания катода путем снижения работы выхода электронов. Как известно в ряде случаев, например в дисплейных экранах, высокие н
apryazheniya pitaniya katoda sushtestvenno uslozhnyayut i udorazhayut sistemu upravleniya.
Poslednee vremya v kachestve materiala pokritiya katoda ispolyzuyut shtelochnie ili shtelochno-zemelynie materiali, kotorie imeyut nizkuyu rabotu vihoda elektronov.
Tak izvesten sposob naneseniya emissionnogo pokritiya na katod putem propitki poristoy matritsi, spechennoy iz volyframa, molibdena ili splava volyfram-molibden, nitratami shtelochno-zemelynih metallov putem ee pogruzheniya snachala v rastvor sootvetstvuyushtih soley, a zatem - v rastvor karbonata ammoniya dlya perevoda nitratov v karbonati. Dalee matritsu progrevayut v srede suhogo H2 pri temperature 1100oC dlya prevrashteniya karbonatov v oksidi [1].
Odnako katod s takim pokritiem ne mozhet rabotaty v avtoemissionnom rezhime, tak kak ishodnaya metallicheskaya matritsa ne imeet trebuemoy mikrostrukturi poverhnosti, a eto, v svoyu ocheredy, privodit k tomu, chto katod s takim pokritiem ne mozhet bity ispolyzovan dlya ploskih matrichnih ekranov bolyshoy ploshtadi, miniatyurnih tsifrovih displeev i t.p.
V svyazi s chem v poslednee vremya vozros interes k sozdaniyu katodov iz uglerodnih materialov i prezhde vsego iz grafitov i uglerodnih volokon, chto, v pervuyu ocheredy, obuslovleno nizkoy stoimostyyu siryya i prostotoy izgotovleniya. Ispolyzovanie uglerodnih materialov dlya izgotovleniya katodov znachitelyno rasshirilo oblasty ih primeneniya, a imenno v istochnikah sveta dlya bolyshih reklamnih tablo, kompaktnih rentgenovskih apparatah, ustroystvah mikrovolnovoy elektroniki i SVCh.
Izvestno takzhe, chto uglerodnie materiali imeyut visokuyu ustoychivosty k ionnoy bombardirovke. Nesmotrya na raspilenie materiala katoda, stabilynosty emissionnogo toka obespechivaetsya nalichiem na rabochey poverhnosti katoda bolyshogo chisla emissionnih tsentrov i razrushenie otdelynih tsentrov ne privodit k zametnomu izmeneniyu emissionnogo toka. K tomu zhe razrushenie starih emissionnih tsentrov odnovremenno privodit k formirovaniyu novih emissionnih tsentrov. Vnedrenie shtelochno-zemelynih metallov v strukturu grafita pozvolyaet, s odnoy storoni, sohranity strukturu grafitovogo materiala, obespechivayushtuyu statisticheskuyu stabilynosty emissionnogo toka pri ionnoy bombardirovke, a, s drugoy storoni, obespechity nalichie na poverhnosti katoda aktiviruyushtego materiala, obuslovlennoe ravnomernim ego raspredeleniem v grafitovoy matritse.
Izvesten sposob naneseniya emissionnogo pokritiya na katod putem propitki poristoy matritsi iz uglerodnogo materiala metalloorganicheskimi soedineniyami toriya, rastvorennimi v organicheskom rastvoritele, posleduyushtego perevoda soedineniy toriya v ego amorfniy oksid pirolizom na vozduhe pri temperature poryadka 500oC i kristallizatsii oksida nagrevom v vakuume pri temperature poryadka 1000oC [2].
Danniy sposob yavlyaetsya naibolee blizkim k predlagaemomu po tehnicheskoy sushtnosti i dostigaemomu rezulytatu. Odnako katod s takim pokritiem budet imety nizkuyu plotnosty toka i visokie rabochie napryazheniya.
Tselyyu dannogo izobreteniya yavlyaetsya sozdanie takogo pokritiya na katode, kotoroe pozvolilo bi poslednemu rabotaty v avtoemissionnom rezhime, pri etom obespechilo bi katodu povishennuyu plotnosty toka emissii pri odnovremennom snizhenii rabochego napryazheniya pitaniya.
Tehnicheskim rezulytatom izobreteniya yavlyaetsya snizhenie raboti vihoda elektronov i dlya etogo v kachestve shtelochno-zemelynogo materiala vibran bariy. Kak izvestno, oksidi bariya imeyut nizkuyu rabotu vihoda elektronov na urovne 1.6 eV, a chistiy bariy - 2.49 eV. K tomu zhe dlya bariya legko dostupni soedineniya s malimi (600 - 900oS) temperaturami razlozheniya, i poetomu vozmozhno osushtestvity propitku matritsi iz uglerodnogo materiala rastvorom soli bariya i zatem otzhechy ee v vakuume do temperaturi razlozheniya soli. Ispolyzovanie zhe dlya propitki matritsi imenno galogenida bariya svyazano kak s nizkoy temperaturoy ih razlozheniya, tak i ih letuchestyyu, chto pozvolyaet legko otkachaty galogen.
Ukazanniy tehnicheskiy rezulytat dostigaetsya formirovaniem na poverhnosti katoda sloya (pokritiya), sostoyashtego iz smesi karbida, oksida i metallicheskogo bariya. Dlya polucheniya takogo pokritiya osnovanie katoda v vide sloya poristogo uglerodnogo materiala, naprimer, grafita ili uglerodnogo volokna, propitivayut nasishtennim vodnim rastvorom galogenida bariya, naprimer, bromidom, iodidom ili hloridom. Zatem katod podvergayut sushke pri temperature 100-120oC v techenie 30 minut. Dlya formirovaniya sloya neobhodimoy tolshtini operatsii propitki i sushki povtoryayut ne menee 3 raz. Dalee katod s pokritiem podvergayut termoobrabotke v dinamicheskom vakuume pri ostatochnom davlenii ne bolee 10-7 mm rtutnogo stolba i temperature, ravnoy temperature razlozheniya sootvetstvuyushtego galogenida bariya do polnogo ego razlozheniya na metallicheskiy bariy i galogen. Pri etom bariy chastichno diffundiruet v reshetku grafita i reagiruet s uglerodnim materialom s obrazovaniem karbida ili mezhsloynih soedineniy grafit-bariy, a posle izvlecheniya katoda iz vakuumnoy kameri - chastichno okislyaetsya. Obrazovanie na poverhnosti sloya, sostoyashtego iz smesi karbida, oksida i metallicheskogo bariya, privodit k snizheniyu raboti vihoda elektronov po sravneniyu s ishodnim uglerodnim materialom, t.k. na poverhnosti obrazuetsya tonkiy dielektricheskiy sloy oksida bariya, kotoriy polyarizuetsya pri prilozhenii vneshnego elektricheskogo polya.
Primeri realizatsii predlagaemogo tehnicheskogo resheniya.
Primer 1. Osnovanie iz grafita, naprimer, marki MPG-6 pogruzhayut v nasishtenniy vodniy rastvor bromida bariya i viderzhivayut v nem v techenie 3-5 minut, zatem ego sushat pri temperature 100 - 120oC v techenie 30 minut. Yati operatsii (pogruzhenie i sushku) povtoryayut trizhdi. Posle etogo osnovanie viderzhivayut v dinamicheskom vakuume pri ostatochnom davlenii gazov ne bolee 10-7 mm rtutnogo stolba i temperature 850-900oC do polnogo razlozheniya bromida bariya. Vremya termoobrabotki kontroliruyut po izmeneniyu davleniya. Dalee katod izgotovlyayut izvestnim sposobom.
Primer 2. Osnovanie iz uglerodnogo volokna, naprimer, marki VPR-19s obrabativayut po sposobu, opisannomu v primere 1.
Primer 3. Osnovanie iz grafita, naprimer, marki MPG-9 pogruzhayut v nasishtenniy vodniy rastvor iodida bariya i viderzhivayut v techenie 3-5 minut, zatem sushat pri temperature 100-120oC v techenie 30 minut. Yati operatsii povtoryayut trizhdi. Zatem osnovanie podvergayut termoobrabotke v vakuume pri temperature 750-800oC. Vremya termoobrabotki kontroliruyut po izmeneniyu davleniya.
Primer 4. Osnovanie iz uglerodnogo volokna, naprimer VPR-19s obrabativayut po sposobu, opisannomu v primere 3.
Primer 5. Osnovanie iz grafita, naprimer, marki MPG-6 pogruzhayut v nasishtenniy vodniy rastvor hlorida bariya i viderzhivayut v nem v techenie 3-5 minut, zatem ego sushat pri temperature 100 - 120oC v techenie 30 minut. Yati operatsii (pogruzhenie i sushku) povtoryayut trizhdi. Posle etogo osnovanie viderzhivayut v dinamicheskom vakuume pri ostatochnom davlenii gazov ne bolee 10-7 mm rtutnogo stolba i temperature 950-1000oC do polnogo razlozheniya hlorida bariya. Vremya termoobrabotki kontroliruyut po izmeneniyu davleniya. Dalee katod izgotovlyayut izvestnim sposobom.
Primer 6. Osnovanie iz uglerodnogo volokna, naprimer, marki VPR-19s obrabativayut po sposobu, opisannomu v primere 5.
Kak vidno iz sravnitelynih volyt-ampernih harakteristik (sm. grafik), vnedrenie bariya v grafitoviy obrazets privodit k snizheniyu rabochego napryazheniya pitaniya ~ v 1,5 raza po sravneniyu s chisto grafitovim obraztsom.
Медиафайлы
Патенты
СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ЭМИССИОННОГО ПОКРЫТИЯ НА КАТОД
RU2177657
