СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЭМИТТИРУЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ИГОЛЬЧАТЫХ АВТОЭМИТТЕРОВ Российский патент 1996 года по МПК H01J1/30 

Изобретение относится к технологии изготовления автоэмиссионных катодов, используемых в различных вакуумных приборах для получения электронных потоков.

Известны способы изготовления игольчатых автоэмиттеров, заключающиеся в электрохимическом перетравливании проволочной заготовки на границе металл-электролит-воздух [1,2,3] В результате реализации данных способов получаемые автоэмиттеры имеют большой разброс геометрических параметров (радиус кривизны вершины и угол конуса при вершине), от которых существенным образом зависят эмиссионные свойства катодов.

Известен также способ формирования игольчатых автоэмиссионных катодов, взятый за прототип по совокупности существенных признаков, заключающийся в погружении проволочной заготовки в электролит [4] Между заготовкой и электролитом создается разность потенциалов.

В этом способе формирование эмиттирующей поверхности происходит при электрохимическом перетравливании боковой поверхности погруженной в электролит части проволочной заготовки на границе раздела металл-электролит-воздух. При этом из-за натекания электролита на заготовку благодаря хорошему смачиванию и обильного газовыделения угол конуса при вершине получаемых острий оказывается малым (как правило, не более 30^о) и не воспроизводится от острия к острию. Радиус кривизны вершины также изменяется в широких пределах, что является существенным недостатком данного способа, из-за сильной зависимости эмиссионных свойств катодов от геометрических размеров конической части острий.

Задачей изобретения является повышение воспроизводимости геометрических размеров эмиттирующей поверхности игольчатых автоэмиттеров.

Решение указанной задачи достигается тем, что по способу формирования эмиттирующей поверхности игольчатых автоэмиттеров путем электрохимического стравливания заготовок в электролите, согласно изобретению в последующем заготовки располагают парами так, чтобы их эмиттирующие поверхности касались друг друга, после чего через каждую пару пропускают импульс электрического тока.

В результате протекания тока происходят микровзрыв вершин конических частей автоэмиттеров с образованием плазменного сгустка и инициирование дугового разряда. По окончании импульса тока и горения дуги остаются два автоэмиттера с фиксированными геометрическими параметрами эмиттирующих поверхностей.

На чертеже изображена схема устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ.

Устройство содержит понижающий сетевой трансформатор 1, тиристор 2, включающийся на время полупериода колебания напряжения в сети переменного тока (10 мс) замыканием ключа 3 и разрядкой через управляющий электрод тиристора 2 емкости 4, заряжаемой через диод 5 и резисторы 6 и 7. С клеммами 8 и 9 электрически соединены два находящихся в соприкосновении друг с другом эмиттирующими поверхностями игольчатых автоэмиттера 10 и 11, изготовленных электрохимическим способом. В результате протекания электрического тока через автоэмиттеры 10 и 11 происходит микровзрыв вершин конических частей заготовок и по окончании импульса тока остаются два идентичных друг другу автоэмиттера.

В качестве примера приведены результаты реализации заявленного способа для вольфрамовых проволочных заготовок диаметром 100 мкм. Предварительно изготовленные электрохимическим способом при одинаковых условиях игольчатые автоэмиттеры в количестве 100 шт. просматривались и фотографировались в теневом электронном микроскопе с целью измерения радиуса кривизны вершины и угла конуса при вершине. Результаты измерений показали, что радиусы изменяются от 0,32 до 0,14 мкм, что соответствует разбросу ±39% При этом углы при вершинах острий имели значения величин от 9 до 32^о, что соответствует разбросу ± 56% Затем игольчатые автоэмиттеры подключали парами по схеме, приведенной на чертеже, и включением тиристора 2 подавали импульс напряжения 18 В длительностью 10 мс. Для предотвращения окисления эмиттирующих поверхностей место соприкосновения игольчатых автоэмиттеров обдувалось аргоном. Результаты измерений геометрических параметров получившихся автоэмиттеров показали, что радиусы кривизны вершин острий имеют значения 0,2 мкм с разбросом ±3% а углы конусов при вершинах равны 85^о с разбросом ±2%

Использование: в технологии изготовления автоэмиссионных катодов различных вакуумных приборов. Сущность изобретения: после электрохимического стравливания заготовок в электролите их размещают парами до соприкосновения друг с другом и пропускают через них импульс тока, обеспечивающий дуговой разряд. 1 ил.

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЭМИТТИРУЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ИГОЛЬЧАТЫХ АВТОЭМИТТЕРОВ путем электрохимического стравливания заготовок, отличающийся тем, что после электрохимического стравливания заготовки располагают парами так, чтобы их эмиттирующие поверхности касались одна другой, затем через каждую пару пропускают импульс тока, обеспечивающий дуговой разряд.