СПОСОБ ОТКАЧКИ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ Российский патент 2002 года по МПК H01J9/38 

Изобретение относится к области технологии электронных приборов, а именно к технологии откачки мощных электровакуумных приборов (ЭВП), в частности с вторично-эмиссионным холодным (безнакальным) катодом
Известен способ очистки электродов ЭВП в процессе откачки на откачном посту, содержащий обработку прибора в газовом разряде, например в водороде (аналог, а.с. СССР 511646, опубл. БИ 15, 1976 г.).

Недостатком способа является невозможность создания на откачном посту достаточно чистой и активной газовой среды для восстановления прочных оксидов, например оксида бария, с целью активировки холодного (безнакального) катода на основе, например, сплава палладий-барий после внутреннего окисления последнего. Внутреннее окисление сплава возможно в процессе его изготовления или на предыдущих операциях изготовления ЭВП, например при отжиге узлов во влажном водороде, и является неустранимым браком по эмиссии.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ раздельной откачки ЭВП, содержащий предварительную откачку электровакуумного прибора на откачном посту с термическим обезгаживанием, предварительную герметизацию, обработку на тренировочном стенде с помощью магнитного электроразрядного насоса и окончательную герметизацию электровакуумного прибора (прототип, Хотин В.М. и др. Раздельный способ откачки МГЛ // Электронная техника, сер. 4, 10, 1973 г.).

Недостатком способа является низкая скорость разложения прочных оксидов из-за низкого парциального давления кислорода, что проявляется в безуспешной тренировке катодов с внутренне окисленным сплавом палладий-барий в течение нескольких недель. Интенсификация процесса тренировки за счет повышения температуры катода приводит к неустранимому браку из-за испарения (распыления) активного компонента катода (бария).

Целью изобретения является повышение процента выхода годных изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в способе откачки электровакуумных приборов с вторично-эмиссионным холодным катодом, содержащим предварительную откачку электровакуумного прибора на откачном посту с термическим обезгаживанием, предварительную герметизацию, обработку на тренировочном стенде с помощью магнитного электроразрядного насоса и окончательную герметизацию, в процессе предварительной откачки электровакуумный прибор наполняют рабочим газом, обработку на тренировочном стенде осуществляют при давлении рабочего газа и в электромагнитном режиме включения электровакуумного прибора, обеспечивающими температуру катода 0.7-1.1 от номинальной, а окончательную герметизацию проводят после повторной откачки на откачном посту.

В качестве рабочего газа используют водород с примесью кислорода не более 10^-7 ат.%.

Давление рабочего газа при обработке на тренировочном стенде регулируют за счет изменения мощности магнитного электроразрядного насоса.

Температуру катода при обработке на тренировочном стенде регулируют за счет изменения мощности газового разряда в промежутке анод-катод путем изменения анодного напряжения или тока.

Окончательную герметизацию электровакуумного прибора проводят после обработки на тренировочном стенде одновременно с удалением магнитного электроразрядного насоса.

Температура катода менее 0,7 от номинальной при обработке электровакуумного прибора на тренировочном стенде не обеспечивает достаточно высокой скорости активирования катода, а более 1,1 от номинальной приводит к интенсивному распылению активного вещества.

Водород с примесью кислорода более 10^-7 ат.%. не позволяет создать достаточно активной среды для активирования катода.

Пример выполнения способа. Откачивают мощный амплитрон с холодным (безнакальным) катодом на основе сплава палладий-барий с содержанием бария 2. . .3%. Работа катода основана на механизме образования на поверхности катода тонкой (несколько десятков монослоев) пленки оксида бария, имеющей высокий коэффициент вторичной электронной эмиссии. Для образования такой пленки в процессе работы прибора необходимо, чтобы барий находился в сплаве в форме раствора и интерметаллических соединений с палладием. Если в процессе изготовления сплава или на промежуточной операции обработки узлов прибора произошло внутреннее окисление бария в сплаве (образовались включения частиц оксида бария), то с помощью известных способов откачки невозможно получить необходимую эмиссию катода вследствие недостаточно чистой среды для восстановления оксида бария и низкой скорости его разложения при откачке и тренировке электровакуумного прибора, что приводит к неустранимому браку по эмиссии и выходной мощности. Предлагаемый способ позволяет исключить брак по эмиссии за счет создания условий для активировки сплавных катодов в случае их внутреннего окисления.

Сначала электровакуумный прибор откачивают на откачном посту при температуре печи обезгаживания 600-650^oС с обработкой в очищенном водороде со степенью очистки по кислороду менее 10^-7 ат.%. В конце откачки электровакуумный прибор наполняют водородом, который поглощается геттером магнитного электроразрядного насоса при охлаждении прибора. Вследствие газовыделения со стенок вакуумной системы, несовершенства средств откачки и низкой температуры катода на этом этапе откачки не обеспечиваются условия для восстановления оксида бария и активировки катода. Затем электровакуумный прибор герметизируют, устанавливают на тренировочный стенд, включают его в режим, обеспечивающий температуру катода 0.7-1.1 от номинальной и выдерживают 30-60 мин.

Давление рабочего газа регулируют за счет изменения мощности магнитного электроразрядного насоса, а температуру катода - за счет изменения мощности (напряжения или тока) газового разряда в промежутке катод-анод. В этом режиме в приборе создаются условия для восстановления оксида бария и образования менее стойкого интерметаллида из-за высокой активности газовой фазы в плазме газового разряда, горящего в скрещенных электрическом и магнитном полях, а также достаточно высокой температуры катода и низкой температуры геттера, содержащегося в магнитном электроразрядном насосе. Выделяющийся из катода кислород поглощается магнитным электроразрядным насосом, а скорость переноса кислорода от катода в насос возрастает на много порядков за счет образования молекул воды, давление которых значительно больше, чем давление газообразного кислорода.

Затем прибор (после замены штенгеля) устанавливают на откачной пост и производят его повторную откачку с обезгаживанием при температуре 600-650^oС. При этом рабочий газ из прибора удаляется, а на поверхности катода образуется тонкая пленка оксида бария, обеспечивающая высокий коэффициент вторичной эмиссии. В работающем электровакуумном приборе эта пленка постоянно возобновляется за счет разложения интерметаллида Pd₅Ba, менее стойкого по сравнению с оксидом бария, и диффузии растворенного бария к поверхности. Далее электровакуумный прибор герметизируют и устанавливают на окончательную тренировку.

Окончательную герметизацию прибора можно проводить в конце обработки электровакуумного прибора на тренировочном стенде после поглощения рабочего газа магнитным электроразрядным насосом с одновременным удалением последнего.

Предлагаемый способ откачки позволяет исключить брак по эмиссии в случае отравления катода в результате внутреннего окисления сплавного катода.

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано в технологии откачки мощных электровакуумных приборов, в частности с вторично-эмиссионными холодными (безнакальными) катодами. Сущность изобретения состоит в том, что способ откачки электровакуумных приборов с вторично-эмиссионным холодным катодом содержит предварительную откачку электровакуумного прибора на откачном посту с термическим обезгаживанием, предварительную герметизацию, обработку на тренировочном стенде с помощью магнитного электроразрядного насоса и окончательную герметизацию, причем в процессе предварительной откачки электровакуумный прибор наполняют рабочим газом, обработку на тренировочном стенде осуществляют при давлении рабочего газа и в электромагнитном режиме включения электровакуумного прибора, обеспечивающими температуру катода 0,7-1,1 от номинальной, а окончательную герметизацию проводят после повторной откачки на откачном посту. В качестве рабочего газа используют водород с примесью кислорода не более 10^-7 ат.%. Давление рабочего газа при обработке на тренировочном стенде регулируют за счет изменения мощности магнитного электроразрядного насоса. Температуру катода при обработке на тренировочном стенде регулируют за счет изменения мощности газового разряда в промежутке анод-катод путем изменения анодного напряжения или тока. Окончательную герметизацию электровакуумного прибора проводят после обработки на тренировочном стенде одновременно с удалением магнитного электроразрядного насоса. Технический результат предложенного способа заключается в повышении процента выхода годных изделий. 4 з.п.ф-лы.

1. Способ откачки электровакуумных приборов с вторично-эмиссионным холодным катодом, содержащий предварительную откачку электровакуумного прибора на откачном посту с термическим обезгаживанием, предварительную герметизацию, обработку на тренировочном стенде с помощью магнитного электроразрядного насоса и окончательную герметизацию, отличающийся тем, что в процессе предварительной откачки электровакуумный прибор наполняют рабочим газом, обработку на тренировочном стенде осуществляют при давлении рабочего газа и в электромагнитном режиме включения электровакуумного прибора, обеспечивающими температуру катода 0,7-1,1 от номинальной, а окончательную герметизацию проводят после повторной откачки на откачном посту. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве рабочего газа используют водород с примесью кислорода не более 10^-7 ат. %. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление рабочего газа при обработке на тренировочном стенде регулируют за счет изменения мощности магнитного электроразрядного насоса. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру катода при обработке на тренировочном стенде регулируют за счет изменения мощности газового разряда в промежутке анод-катод путем изменения анодного напряжения или тока. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окончательную герметизацию электровакуумного прибора проводят после обработки на тренировочном стенде одновременно с удалением магнитного электроразрядного насоса.