СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОКСИДНОГО КАТОДА Российский патент 1997 года по МПК H01J9/04 

Изобретение относится к производству электровакуумных приборов, а именно к технологии изготовления высокоэффективных термоэмиттеров, например, оксидных и импрегнированных катодов.

Известно воздействие различных видов облучения (нейтронов, гамма-квантов, жестких ультрафиолетовых (УФ) и инфракрасных (ИК) спектров и т.д.) на электронные лампы в части изменения их электрических характеристик [1]
Известен способ изготовления оксидного катода, включающий облучение гамма-квантами готового катодного узла в отпаянной радиолампе [2]
Принципиальным недостатком данного способа является тот факт, что катод повышает эмиссионные свойства лишь на короткое время, так как при рабочей температуре во время эксплуатации радиолампы происходит отжиг наведенных радиационных дефектов и, как следствие, возврат эмиссионных свойств лампы (катода) в первоначальное состояние.

Наиболее близким аналогом прототипом по технической сущности к настоящему изобретению является способ изготовления оксидного катода путем облучения эмиттирующего состава активной массы (карбонатов щелочно-земельных металлов) гамма-квантами интегральной дозой 10⁴ 10⁶ рад до нанесения ее на керн катода [3]
Сущность изобретения в следующем. Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении морфологической однородности активной массы оксидного катода, в увеличении анодного тока и крутизны спада вольт-амперных характеристик (ВАХ), а также импульсной эмиссии электронной лампы.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе изготовления оксидного катода, включающем облучение эмиттирующего состава активной массы гамма-квантами дозой 10⁴ 10⁶ рад в течение 30 60 мин, облучение осуществляют при одновременном отжиге при температуре 800-900^oC в атмосфере углекислого газа.

Технология формирования термоэлектронной эмиссии оксидного катода достаточно полно описывается теорией и практикой кинетики разложения твердых веществ, а именно в появлении и укреплении зародышевых центров в процессе разложения карбонатов щелочно-земельных металлов вплоть до некоторого избыточного количества металла (как правило, бария), ответственного за эмиссию.

Указанные выше объемно-кристаллические объекты под воздействием гамма-квантов выравниваются по плотности в виде распределенных в некотором объеме зародышевых точек. При этом гамма-кванты: во-первых, увеличивают концентрацию этих точек; во-вторых, восстанавливают активность тех центров, которые ранее утратили свою активность; в-третьих, приводят к развитию поверхности (величины внутренней поверхности); в-четвертых, выравнивают гранулометрический состав активной массы. Последний фактор неизбежен из-за растрескивания кристаллов при воздействии внутрикристаллических дефектов. Особенно это эффективно при одновременном воздействии облучения гамма-квантами и температурного отжига активной массы оксидного катода.

Использование в процессе обработки атмосферы CO₂ углекислого газа способствует подавлению и диссоциации оксидов и образованию единого твердого раствора оксидной массы.

Изобретение поясняется примерами, графическими материалами.

Пример 1.

В таблице 1 рассмотрен сравнительный анализ технологических маршрутов изготовления оксидных катодов.

Пример 2.

На чертеже представлена схема установки для изготовления активной массы оксидного катода в соответствии с предлагаемым изобретением, где
1 нагреватель;
2 кварцевая трубка;
3 лодочка из титана;
4 порошок активной массы, например, типа КТА-1-4;
5 термопара;
6 излучатель.

Порошок активной массы 4, например, типа КТА-1-4 (см. фиг.1) насыпается тонким слоем 4 5 см в лодочку 3 из титана и помещается в кварцевую трубку 2, через которую пропускается углекислый газ давлением 5•10⁴ Па. Порошок 4 с помощью излучателя 6 подвергается облучению гамма-квантами с одновременным температурным отжигом от нагревателя 1, контролируемый термопарой 5. Время облучения и нагрева составляет 60 мин.

В таблице 2 приведены результаты обработки активной массы оксидного катода, где пример 1 соответствует способу прототипу, а примеры 2, 3 и 4 - предлагаемому изобретению.

В таблице 3 показано изменение гранулометрического состава активной массы оксидного катода по сравнению с данными, полученными по способу прототипу.

Как видно из таблицы 3, высокая концентрация дефектов в кристаллической структуре материала приводит к изменению поверхности кристаллов. При этом исследованиями по низкотемпературной адсорбции газов методом БЭТ было установлено увеличение поверхности (поверхностной адсорбции) кристаллов, что является доказательством эффективного разложения карбонатов с изменением топографии частиц. Таким образом, более развитая поверхность порошка обеспечивает высокую плотность укладки частиц и лучшее спекание оксидного покрытия на керне катода.

Данные таблицы 2 и 3 коррелируют с результатами, приведенными в таблице 4 и показывают принципиальное улучшение технологических параметров катода в целом.

Таким образом, предлагаемый способ изготовления оксидного катода обеспечивает:
повышение морфологической однородности активной массы оксидного катода;
улучшение эмиссионных характеристик электронных ламп в части увеличения анодного тока, и крутизны спада вольт-амперной характеристики и импульсной эмиссии радиоэлектронной лампы.

Использование: в производстве электровакуумных приборов, а именно в технологии изготовления высокоэффективных термоэмиттеров, например, оксидных и импрегнированных катодов. Сущность изобретения: повысить морфологическую однородность активной массы оксидного катода, увеличить анодный ток и крутизну спада вольт-амперной характеристики, а также импульсной эмиссии электронной лампы предлагается путем облучения эмиттирующего состава активной массы гамма-квантами дозой 10⁴ - 10⁶ рад, которое осуществляют при одновременном отжиге при температуре 800-900^oC в атмосфере углекислого газа в течение 30-60 мин. 1 ил, 3 табл.

Способ изготовления оксидного катода, включающий облучение эмиттирующего состава активной массы гамма-квантами дозой 10⁴ 10⁶ рад в течение 30 60 мин, отличающийся тем, что облучение осуществляют при одновременном отжиге при температуре 800 900^oС в атмосфере углекислого газа.