ИСТОЧНИК ЩЕЛОЧНОГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ УСТРОЙСТВА ПОЛУЧЕНИЯ ПАРОВ ЩЕЛОЧНОГО ЭЛЕМЕНТА Российский патент 2004 года по МПК H01J9/12 

Изобретение относится к получению паров щелочных элементов, в частности к источникам паров калия, рубидия и цезия, которые используются при изготовлении эммитеров в термоэмиссионных и электронно-оптических преобразователях.

Известен источник цезия для устройства получения паров цезия, выполненный из соединения CsGa₃ (а.с. СССР 1314859, МКИ H 01 J 9/12, 2000 г.). Известный источник цезия помещен в герметичную оболочку из токопроводящего металла, которая содержит вакуум-плотную заглушку из галлия. Для получения паров цезия источник в оболочке помещают в вакуум, предварительно обезгаживают при температуре 260-300^oС, а затем разогревают токами высокой частоты до температуры образования паров цезия (570-600^oС). При этой температуре соединение CsGa₃ разлагается с выделением цезия в виде пара.

Недостатком известного источника цезия, используемого в устройстве получения паров цезия, является необходимость предварительного помещения соединения, из которого выполнен источник, в вакуумированную оболочку и герметизация ее галлием. Галлий, который плавится при температуре 29^oС, при температуре получения паров цезия (570-600^oС) также испаряется, загрязняя пары цезия.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать источник щелочных элементов, который бы позволил значительно упростить конструкцию устройства получения паров щелочных элементов и повысить степень чистоты паров, исключив возможность попадания примеси.

Поставленная задача решена применением поливанадата состава M_4±xV₆O_16±δ, где М- К, Rb, Cs; -0,4≤х≤+0,3 и -0,2≤δ≤+0,2, в качестве источника щелочного элемента для устройства получения паров щелочного элемента.

В настоящее время известно использование поливанадата состава М₄V₆O₁₆, где М - К, Rb, Cs, в качестве магнитного материала (Guo Liu, Greedan. Magnetic Properties of Fresnoite-Type Vanadium Oxide: А₂V₃O₈ (A=K, Rb, NH₄). J. Solid State Chem. 1995. V.I 14. 2. P. 499-505); в качестве полупроводникового материала (Lukacs I. , Strusievici С. , Liteanu С. Composes mixtes V⁵⁺-V⁴⁺ obtenus en solutions aqueuses.// Rev. Roumaine Chim. 1970. V. 15. P. 935-944); в качестве катодного материала химических источников тока (Andrukaitis E. , Jacobs P.W.M., Jiorimer J.W. Electrochemical preparation and properties of the mixed-crystalline hexavanadates M_xM'_4-xV₆O₁₆, M, M'= NH₄, K, Rb, Cs.// Can. J. Chem. 1990. V. 68. P. 1283-1292).

Применение известного соединения состава M_4±xV₆O_16±δ, где М - К, Rb, Cs; -0,4≤х≤+0,3 и -0,2≤δ≤+0,2, в качестве источника щелочного элемента для устройства получения пара щелочного элемента стало возможным благодаря наличию у соединения сложного фазового перехода типа порядок-беспорядок в катионной подрешетке, который был обнаружен авторами впервые. Наличие подобного перехода обычно ослабляет связь ионов в структуре соединения, что увеличивает их сублимацию. Температура фазового перехода типа порядок-беспорядок соединения состава К_4,3V₆O_16,6; Rb_4,1V₆O_16,1 и Cs_3,6V₆O_15,8 равна 400, 263 и 220^oС, соответственно. При этом термическое расширение поливанадата указанного состава изменяется скачкообразно, и межслоевое расстояние, где расположены ионы щелочного элемента, в структуре соединения увеличивается, что и позволяет при нагревании соединения получать пары щелочного элемента.

Образцы состава M_4±xV₆O_16±δ, где М - К, Rb, Cs; -0,4≤х≤+0,3 и -0,2≤δ≤+0,2, испытывают в виде спрессованных таблеток диаметром 10 мм и толщиной 3 мм. Испытания проводят, помещая таблетку в масс-спектрометр ЭМАЛ-2. При температуре выше 550^oС в результате лазерного нагрева с поверхности таблетки наблюдается термоэмиссия паров щелочного элемента, равная 2•10⁶, 7•10⁶ и 8•10⁶ атомных частиц К, Rb и Cs, соответственно, с площади таблетки 1 мм².

Использование поливанадата состава M_4±xV₆O_16±δ, где М - К, Rb, Cs; -0,4≤х≤+0,3 и -0,2≤δ≤+0,2, позволяет значительно упростить конструкцию устройства получения паров щелочных элементов, поскольку отпадает необходимость помещать источник в герметичную оболочку с вакуумплотной заглушкой из галлия. Кроме того, повышается степень чистоты паров, так как отсутствие галлия исключает возможность попадания в пары галлия как примеси.

Изобретение относится к получению паров щелочных элементов, в частности к источникам паров калия, рубидия и цезия, которые используются при изготовлении эммитеров в термоэмиссионных и электронно-оптических преобразователях. Предлагается применение поливанадата состава M_4±xV₆O_16±δ, где М - К, Rb, Cs; -0,4≤х≤+0,3 и -0,2≤δ≤+0,2, в качестве источника щелочного элемента для устройства получения паров щелочного элемента. Техническим результатом от использования поливанадата предлагаемого состава является значительное упрощение конструкции устройства получения паров щелочных элементов, поскольку отпадает необходимость помещать источник в герметичную оболочку с вакуум-плотной заглушкой из галлия. Кроме того, повышается степень чистоты паров, так как отсутствие галлия исключает возможность попадания в пары галлия как примеси.

Применение поливанадата состава M_4±хV₆О_16±δ, где М - К, Rb, Cs; -0,4≤х≤+0,3 и -0,2≤δ≤+0,2, в качестве источника щелочного элемента для устройства получения паров щелочного элемента.