СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ ЭМИССИОННОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЭЛЕКТРОДОВ ДЛЯ ПРИБОРОВ С АВТОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИЕЙ Российский патент 2018 года по МПК H01J1/304 H01J9/02 

Изобретение относится к электронной технике, более конкретно - к электронным приборам с автоэлектронной эмиссией, а именно к способу к модификации эмиссионной поверхности электродов, предназначенных для использования в таких приборах.

Известно, что характеристики электронных приборов с автоэлектронной эмиссией в период эксплуатации их непосредственно после изготовления или после хранения не эксплуатировавшихся приборов, а иногда и в течение продолжительного периода после начала эксплуатации могут значительно изменяться. Следствием этого, в частности, может являться разброс параметров эксплуатируемых приборов одной и той же партии. В особенности это касается эмиссионных параметров приборов с автоэлектронной эмиссией на основе углеродсодержащих материалов, что связано со спецификой происходящих при их функционировании физических процессов. Возможны активизация не работавших первоначально центров эмиссии, выгорание некоторых из работавших первоначально центров, разрушение отдельных участков эмитирующей поверхности вследствие бомбардировки ионами, возникающими в результате ионизации молекул остаточных газов или других веществ, могущих присутствовать на поверхностях элементов конструкции, при столкновениях с ними эмитируемых электронов и другие явления (см., например: А. Лейченко, Е. Шешин, А. Щука. Наноструктурные углеродные материалы в катодолюминесцентных источниках света. ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес, 6/2007, С. 94-101 [1]). Поэтому технологический процесс производства таких приборов, как и электронных приборов других типов, может включать этап тренировки, который иногда называют иначе, например, старением (имея в виду искусственное ускорение старения), приработкой и др. (см., например, авторские свидетельства СССР №693467, опубл. 25.10.1979 [2], №1023947, опубл. 15.03.1991 [3]; патенты РФ №2143766, опубл. 08.02.1999 [4], №2187860, опубл. 20.08.2002 [5], №2240377, опубл. 20.11.2004 [6], №2380784, опубл. 27.01.2010 [7]; патент США №7973742, опубл. 05.07.2011 [8]). Используется также термин "формовка" (В.И. Шестеркин. Формовка матричных автоэмиссионных катодов из стеклоуглерода в сильных электрических полях. Вестник Саратовского гос. техн. ун-та, 2013, №4 (73), С. 52-56 [9]), хотя первоначально такой термин был использован для обозначения одной из операций технологии получения тонкопленочных эмитирующих структур типа металл-диэлектрик-металл (В.Л. Галанский, П.Е. Троян, Ю.Б. Янкелевич. О природе электрической формовки тонкопленочного холодного катода. Радиотехника и электроника, 1977, №6, С. 1302-1304 [10]).

Описанные в названных и других документах способы, которые с учетом отмеченных выше особенностей терминологии могут быть отнесены к способам тренировки, объединяет то, что в результате их осуществления происходит модификация эмиссионной поверхности электрода, являющегося катодом уже изготовленного электронного прибора. Однако имеются основания для постановки задачи не тренировки электронного прибора в целом, а модификации эмиссионной поверхности катода, предназначенного для использования в электронном приборе, как стадии получения такого электрода.

Предлагаемое изобретение относится к понимаемой в таком смысле модификации эмиссионной поверхности.

Модификация эмиссионной поверхности электродов при осуществлении известных способов обычно происходит в результате приложения к электродам прибора, содержащего электрод, напряжения, близкого по порядку величины к проектному рабочему напряжению прибора, и варьировании его тем или иным образом, в зависимости от особенностей конкретного способа.

Так, например, в способе по авторскому свидетельству СССР [2] используют сумму постоянного и импульсного напряжений, каждое из которых недостаточно для возникновения пробоя, но указанная сумма во время действия импульса достаточна для этого, а постоянное напряжение достаточно для поддержания пробоя после прекращения действия импульса. В результате происходящей при осуществлении данного способа модификации эмиссионной поверхности катода наименее надежные эмиссионные центры выжигаются и исключаются из работы, что обеспечивает более высокую стабильность свойств прибора в целом при его последующей эксплуатации.

В способе по патенту РФ [5] на анодный и катодный электроды прибора, имеющего автоэлектронный эмиттер (катод) в виде жгута, содержащего множество острийных элементов, подают постепенно возрастающее напряжение. При этом измеряют анодный ток, нарастание которого в указанном процессе чередуется со скачкообразными спадами в результате выгорания некоторых из эмиссионных центров. При последующем изменении подаваемого напряжения в обратном направлении наблюдают плавный характер изменения анодного тока, что может рассматриваться в качестве признака стабилизации эмиссионных свойств как результата модификации эмиссионной поверхности катодного электрода.

В способе по патенту США [8] используют автоэлектронный прибор в диодном выполнении. К анодному электроду прилагают постоянную разность потенциалов относительно катодного электрода и дополнительно к ней - синусоидальную или иную переменную составляющую. При этом каждая из указанных составляющих разности потенциалов в отдельности недостаточна для возникновения эмиссии, а сумма их может быть достаточной. При использовании в способе по этому же патенту автоэлектронного прибора в триодном варианте, в отличие от диодного, потенциал анодного электрода относительно катодного поддерживают постоянным, а на управляющем электроде создают периодически изменяющийся (например, по синусоидальному или пилообразному закону) потенциал относительно катодного электрода. В этом случае величина потенциала анода должна быть такой, чтобы эмиссия была возможна только при положительном знаке потенциала на управляющем электроде. Данное техническое решение направлено на модификацию эмиссионной поверхности катода, устраняющую неравномерность распределения эмиссионных свойств по этой поверхности.

Для рассмотренных и других известных способов модификации эмиссионной поверхности катодных электродов характерно то, что при их проведении имеет место однонаправленный процесс массопереноса - отрываемые от катодного электрода частицы обладающего эмиссионными свойствами материала переносятся на анодный электрод, а возникающие в результате ударной ионизации ионы - на бомбардируемый ими катодный электрод. При таком характере процесса стабилизация эмиссионных характеристик катодного электрода в результате осуществления способа обеспечивается ценой уменьшения эмиссионной способности по сравнению с предельно достижимой, поскольку неизбежно уменьшение количества центров, потенциально способных к эмиссии.

Наиболее близким к предлагаемому является известный способ по патенту США [8] при использовании в нем подлежащего модификации катодного электрода в составе автоэлектронного прибора в диодном выполнении.

Техническое решение по предлагаемому изобретению, относящееся к способу модификации эмиссионной поверхности электродов для приборов с автоэлектронной эмиссией, направлено на достижение технического результата, заключающегося в создании условий для осуществления процесса двунаправленного массопереноса, приводящего, в конечном счете, к стабилизации эмиссионных свойств модифицируемого электрода без снижения при этом его эмиссионной способности. В свою очередь, упомянутый характер массопереноса становится возможным благодаря приданию процессу модификации способности к самоорганизации. При этом особенностью способа является то, что он реализуется одновременно для эмиссионных поверхностей двух электродов, принимающих "симметричное" участие в его осуществлении.

Ниже при раскрытии сущности изобретения и описании процесса его осуществления могут быть названы и другие виды достигаемого технического результата.

Предлагаемый способ модификации эмиссионной поверхности электродов приборов с автоэлектронной эмиссией, как и наиболее близкий к нему известный способ, включает размещение электрода, обладающего способной к автоэмиссии поверхностью, подлежащей модификации, в допускающем вакуумирование корпусе в качестве катодного электрода вместе с размещенным в том же корпусе анодным электродом и создание между внешними выводами, которыми снабжены названные электроды, периодически изменяющейся разности потенциалов.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе, в отличие от наиболее близкого к нему известного, в указанном общем корпусе в качестве указанного анодного электрода размещают электрод, обладающий способной к автоэмиссии поверхностью, которая подлежит модификации, имеющий такое же выполнение, как указанный катодный электрод. При этом указанную периодически изменяющуюся разность потенциалов создают после осуществления вакуумирования внутреннего пространства корпуса в виде периодической последовательности одинаковых по амплитуде и форме и одинаково расположенных в пределах каждого из полупериодов импульсов чередующейся полярности с регулируемой частотой повторения и амплитудой, недостаточной для возникновения пробоя между указанными электродами при имеющем место уровне вакуумирования внутреннего пространства указанного общего корпуса. Задавая одно или более значений частоты повторения, определяют при каждом из задаваемых значений частоты повторения величину составляющей протекающего через внешние выводы указанных электродов тока, спектр которой сосредоточен вблизи нулевой частоты и имеет верхнюю границу, которая, по меньшей мере, на порядок ниже наименьшего из задаваемых значений частоты повторения. Для каждого из этих значений определение величины упомянутой составляющей тока закачивают по достижении установившегося значения этой величины, а процесс модификации в целом - по окончании определения этой величины для последнего из задаваемых значений частоты повторения. В итоге получают два пригодных для использования в электронных приборах с автоэлектронной эмиссией электрода, имеющих модифицированную эмиссионную поверхность, которые удаляют из указанного общего корпуса.

Последняя операция может выполняться как в рамках описанного процесса модификации, являясь его заключительным действием, так и на специализированном производстве, куда может передаваться корпус с заключенными в нем модифицированными электродами для их дальнейшего использования.

При описанном выполнении предлагаемого способа в течение каждого из полупериодов действия разности потенциалов в виде импульсной последовательности описанного выше вида происходят названные выше процессы, типичные для функционирования любого прибора с автоэлектронной эмиссией в диодном варианте. Для поверхности того электрода, который в данном полупериоде имеет более низкий потенциал по сравнению с другим, такими процессами (наряду с эмиссией электронов) являются: выгорание некоторых из эмиссионных центров; оседание бомбардирующих данный электрод положительных ионов, возникших в результате ионизации молекул остаточных газов или других веществ, могущих присутствовать на поверхностях элементов конструкции, при столкновениях с ними эмитируемых электронов; активизация некоторых не работавших ранее центров эмиссии; отрыв отдельных частиц вещества поверхности электрода. В это же самое время другой электрод, имеющий более высокий потенциал, принимает эмитируемые электроны; на нем могут оседать отрицательные ионы, если таковые образовались в межэлектродном промежутке, и оторвавшиеся от поверхности электрода с более низким потенциалом частицы его вещества. В следующем полупериоде такие же процессы происходят на поверхности электрода, который до этого имел более низкий потенциал, и т.д.

Таким образом, электроды периодически меняются ролями, и происходящие на их поверхности процессы симметричны. Вместо однонаправленного процесса массопереноса, в отличие от наиболее близкого и других известных способов, происходит двунаправленный процесс (обратим внимание на то, что в наиболее близком известном способе периодическое изменение разности потенциалов электродов происходит без изменения ее полярности). Условия функционирования участвующих в этом процессе электродов становятся одинаковыми. В частности, электрод, утративший в одном из полупериодов частицы способного к эмиссии материала, приобретает возможность в одном из будущих полупериодов, когда он будет иметь иную полярность, присоединить такие частицы, оторвавшиеся от другого электрода. В итоге процесс в целом приобретает способность к самоорганизации, и его осуществление приводит к модификации эмиссионной поверхности обоих электродов.

Данный процесс, в ходе которого происходит интенсивное нарастание электронной эмиссии при экстремальных значениях разности потенциалов в пределах каждого из импульсов, сопровождается повышением температуры электрода, играющего в текущем полупериоде роль катода, зависящим от его теплоотводящей способности. При этом имеет место изменение формы элементов массива микроострий, в результате которого эмиссионные свойства улучшаются. Как поясняется в монографии: Д.И. Трубецков, А.Г. Рожнев, Д.В. Соколов. Лекции по сверхвысокочастотной вакуумной микроэлектронике. Саратов: Изд-во ГосУНЦ "Колледж", 1996, С. 72 [12], в условиях повышенной температуры и наличия достаточно сильного электрического поля атомы способны мигрировать по поверхности микроострия, перестраивая его форму таким образом, чтобы увеличить локальное электрическое поле вблизи поверхности. Это приводит к сдвигу вольтамперной характеристики в сторону, свидетельствующую об улучшении эмиссионных свойств, которое не исчезает после охлаждения катода.

Через некоторое время работы в условиях описанного периодического переключения полярности разности потенциалов между электродами наступает установившийся режим. Показателем наступления такого режима является стабилизация величины составляющей протекающего через внешние выводы электродов тока, спектр которой сосредоточен вблизи нулевой частоты (далее для краткости она называется медленно меняющейся составляющей). Эта составляющая складывается из двух величин. Первая из них образована импульсами тока, соответствующими полупериодам, в течение которых под более высоким потенциалом находится электрод, условно считающийся анодным. Вторая часть медленно меняющейся составляющей образована импульсами тока, соответствующим полупериодам, когда под более высоким потенциалом находится электрод, считающийся катодным. Названные две части медленно меняющейся составляющей тока через внешние выводы электродов имеют противоположные знаки. Если бы оба электрода, имеющие согласно условиям предлагаемого способа одинаковое выполнение, были абсолютно идентичны, то в установившемся режиме медленно меняющаяся составляющая тока оказалась бы нулевой. Поскольку в реальной ситуации такая идентичность невозможна, упомянутая медленно меняющаяся составляющая в установившемся режиме отлична от нуля, а показателем наступления установившегося режима является стабилизация ее величины. Достижение такой стабилизации говорит о том, что процессы отрыва и переноса частиц и их присоединения, выгорания и активизации центров эмиссии, оседания ионов завершились, и отличие медленно меняющейся составляющей от нуля обусловлено лишь фактически неполной идентичностью электродов.

Для определения медленно меняющейся составляющей достаточно преобразовать ток, протекающий через внешние выводы электродов, в напряжение, включив в цепь этого тока резистор, подать напряжение с резистора на схему, обладающую свойствами фильтра нижних частот, граничная частота которого существенно ниже частоты переключения полярности разности потенциалов на электродах, и измерить напряжение на выходе этой схемы. Величина этого напряжения связана с подлежащей определению медленно меняющейся составляющей тока коэффициентом, зависящим от сопротивления резистора и параметров упомянутой схемы, но знание этого коэффициента даже не является необходимым, так как используется лишь информация о "поведении" медленно меняющейся составляющей во времени.

Наличие емкостного тока через внешние выводы электродов, содержащего спектральную компоненту на частоте повторения импульсов и ее гармоники, не влияет на результат действий, осуществляемых на основании анализа характера изменения медленно меняющейся составляющей, так как этот ток вносит нулевой вклад в величину медленно меняющейся составляющей.

Указанная периодическая последовательность одинаковых по амплитуде и форме и одинаково расположенных в пределах каждого из полупериодов импульсов чередующейся полярности в частном случае может представлять собой, например, синусоидально изменяющееся напряжение. В этом случае каждый положительный или отрицательный импульс имеет вид полупериода синусоиды.

В другом частном случае помянутая последовательность может иметь вид меандра, т.е. представлять собой знакочередующиеся прямоугольные импульсы одинаковой длительности и амплитуды без промежутков между ними.

Возможны последовательности импульсов и иной, в том числе, более сложной формы.

При использовании первого из названных выше частных случаев легче выполнить условие способа, согласно которому импульсы чередующейся полярности должны быть одинаковы по амплитуде и форме и одинаково расположены в пределах каждого из полупериодов, так как для синусоиды это условие выполняется "автоматически", а получение строго синусоидально изменяющегося напряжения не столь сложно, например, по сравнению с меандром, фронты импульсов которого строго вертикальны. Несоблюдение же данного условия может привести к изменениям подлежащей определению медленно меняющейся составляющей тока через внешние выводы электродов, не связанным с асимметрией процессов, происходящих на их эмиссионных поверхностях.

Предпочтительно использование предлагаемого способа для модификации эмиссионных поверхностей электродов на основе наноструктурных углеродных материалов.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, на которых показаны:

- на фиг. 1 - возможная схема соединений средств, используемых при осуществлении предлагаемого способа;

- на фиг. 2 - временные диаграммы разности потенциалов на внешних выводах электродов и соответствующих ей токов в одном из частных случаев;

на фиг. 3 - вид импульсной последовательности в другом частном случае;

на фиг. 4 - соответствующие виду импульсной последовательности по фиг. 3 осциллограмма разности потенциалов на внешних выводах электродов и временная диаграмма медленно меняющейся составляющей тока при отличном от фиг. 3 масштабе по оси времени;

- на фиг. 5 другие примеры видов последовательностей импульсов чередующейся полярности.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В корпусе 1, выполненном с возможностью вакуумирования его внутреннего пространства, напротив друг друга размещают два имеющих одинаковое выполнение электрода 3.1, 3.2 (фиг. 1), устанавливая их относительно друг друга аналогично тому, как это делается при расположении анодного и катодного электродов в электронных приборах с автоэлектронной эмиссией. Упомянутая возможность вакуумирования внутреннего пространства корпуса 1, реализуемая подключением и запуском вакуум-насоса, показана позицией 2, относящейся к вентилю, соединяющему корпус 1 с не показанным на чертеже вакуум-насосом.

В представленном на чертеже случае каждый электрод имеет проводящую подложку 4 и находящийся на ней обладающий автоэмиссионным свойствами материал 5.

К внешним выводам 6.1, 6.2 электродов 3.1, 3.2 после осуществления вакуумирования внутреннего пространства корпуса 1 подключают через резистор R источник 7 напряжения для создания на этих электродах периодически изменяющейся разности потенциалов в виде последовательности одинаковых по амплитуде и форме и одинаково расположенных в пределах каждого из полупериодов импульсов чередующейся полярности с регулируемой частотой повторения. Стрелкой, перечеркивающей изображение источника 7, показана возможность осуществления требуемой перестройки формы и параметров создаваемой импульсной последовательности. Сопротивление резистора R должно быть небольшим, чтобы разницей между напряжением на клеммах источника 7 и на электродах прибора 1 можно было пренебречь. Линиями со стрелками, соединяющими электроды 3.1 и 3.2, показаны силовые линии электрического поля внутри корпуса 1 при положительной разности потенциалов между верхним и нижним по чертежу электродами (разумеется, такая макроскопическая картина не отражает структуру поля непосредственно вблизи поверхностей электродов, имеющих сложную форму микронеровностей).

Напряжение на резисторе R пропорционально току, протекающему через внешние выводы электродов, и поэтому содержит неискаженную информацию о характере изменения указанного тока во времени и соотношении составляющих его спектра. Напряжение с резистора R подают на вход схемы 8, обладающей свойствами фильтра нижних частот и предназначенной для выделения медленно меняющейся составляющей (выше уже были пояснены смысл данного термина и использование информации о медленно меняющейся составляющей тока, протекающего через внешние выводы электродов). Для наблюдения за "поведением" медленно меняющейся составляющей в процессе осуществления способа схема 8 снабжена индикаторным прибором 9.

Временные диаграммы, приведенные на фиг. 2, иллюстрируют соотношение между характером изменения разности потенциалов, подаваемой на электроды 3.1, 3.2 через их внешние выводы 6.1, 6.2, и компонентами протекающего через них тока (без соблюдения соотношения масштабов по вертикальной оси). Упомянутыми компонентами являются емкостной ток (поскольку пара электродов 3.1, 3.2 автоэлектронного прибора 1 одновременно образует конденсатор) и ток, обусловленный электронной эмиссией и другими происходящими процессами, связанными с движением электрических зарядов. Фиг. 2 соответствует случаю, когда подаваемая на электроды прибора 1 разность потенциалов изменяется во времени по гармоническому закону и в упомянутой импульсной последовательности, формируемой источником 7, каждый положительный или отрицательный импульс имеет вид полупериода синусоиды 11.

Емкостная компонента тока при таком характере изменения разности потенциалов тоже изменяется по гармоническому закону, но с опережением по фазе на 90° (кривая 12 на фиг. 2).

Из других компонент тока через прибор 1 преобладает компонента, вызванная электронной эмиссией (кривая 13 на фиг. 2). Можно видеть, что она представляет собой импульсы, экстремумы которых соответствуют амплитудным значениям синусоиды 11. Импульсы 13 короче полупериодов синусоиды 11, т.е. импульсов разности потенциалов между электродами, т.к. части импульсов этой разности потенциалов, примыкающие к нулевым значениям синусоиды 11, недостаточны для возбуждения эмиссии.

Кривая 14 на фиг. 2 соответствует полному току, протекающему через внешние выводы электродов в процессе осуществления способа.

Штриховая линия 15 на фиг. 2 соответствует выделяемой схемой 8, обладающей свойствами фильтра нижних частот, составляющей спектра напряжения на резисторе R (пропорционального току, протекающему через внешние выводы электродов), которая выше была названа медленно меняющейся составляющей. При масштабе по оси времени, которому соответствует фиг. 2, изменение медленно меняющейся составляющей 15 адекватно отобразить невозможно. Нетрудно видеть, что из представленных на фиг. 2 компонент тока "вклад" в медленно меняющуюся составляющую могут внести только импульсы эмиссионного тока (кривая 13).

Как уже разъяснялось выше, стабилизация величины медленно меняющейся составляющей свидетельствует о завершении процессов самоорганизации, наличие которых является особенностью предлагаемого способа. Чем ниже по абсолютной величине уровень, на котором стабилизируется величина медленно меняющейся составляющей, тем выше достигнутая степень идентичности свойств электродов 3.1, 3.3.

Амплитуду импульсной разности потенциалов, подаваемой на электроды, которая, как уже было сказано выше, должна быть недостаточна для возникновения пробоя, выбирают с учетом фактически реализуемого уровня вакуумирования, а значения частоты повторения импульсов - в пределах диапазона, верхняя граница которого не превышает наибольшую проектную рабочую частоту приборов, в которых предполагается использовать электроды, эмиссионная поверхность которых подвергается модификации.

На фиг. 3 показана форма импульсной последовательности, отличающейся от синусоидальной 11 на фиг. 2 и представляющей последовательность знакочередующихся импульсов 21 в виде "верхушек" синусоиды. Такая последовательность может быть получена путем симметричного двустороннего ограничения снизу синусоидального напряжения. На фиг. 4 представлена соответствующая такой форме осциллограмма 22 разности потенциалов на внешних выводах электродов 3.1, 3.2. Масштаб по оси времени на фиг. 3 существенно отличается от фиг. 2 и фиг. 3, что позволяет отобразить характер зависимости от времени медленно меняющейся составляющей тока через внешние выводы электродов (кривая 23 на фиг. 4). Медленно меняющаяся составляющая в конечном итоге стабилизируется на уровне, который ближе к нулевому по сравнению с наибольшими значениями, которые эта составляющая приобретала ранее. Как можно видеть на фиг. 4, до достижения стабилизации уровня медленно меняющейся составляющей 23 (в правой части временной диаграммы), свидетельствующей о завершении модификации эмиссионной поверхности электродов, возможны неоднократные изменения знака этой составляющей, обусловленные происходящими изменениями соотношения эмиссионных способностей электродов в процессе осуществления способа.

На фиг. 5 приведены примеры еще нескольких возможных видов формы импульсных последовательностей: 31 - периодическая последовательность в виде меандра; 32 - в виде одинаковых по амплитуде прямоугольных импульсов чередующейся полярности, имеющих одинаковую длительность менее полупериода; 33 и 34 - периодические импульсные последовательности "пилообразной" формы. Как можно видеть на примере последовательности 34, образующие последовательность импульсы не обязательно должны быть симметричными (но положительные и отрицательные импульсы должны быть одинаковыми).

В результате осуществления рассмотренного способа модификация эмиссионной поверхности оказывается выполненной одновременно для двух электродов, каждый из которых в дальнейшем может быть использован в качестве катода в приборе с автоэлектронной эмиссией, в том числе в приборе триодного типа, снабженном управляющим электродом.

Возможно также использование обоих полученных электродов с модифицированной эмиссионной поверхностью в одном и том же электроном приборе при расположении их, аналогичном показанному на фиг. 1, в том числе и непосредственно в том корпусе, в котором осуществлялась модификация. В этом случае, когда каждый из электродов может выполнять роль как катода, так и анода, создается возможность специфического использования такого прибора, например в схемах двухстороннего ограничения.

Источники информации

1. А. Лейченко, Е. Шешин, А. Щука. Наноструктурные углеродные материалы в катодолюминесцентных источниках света. ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес, 6/2007, С. 94-101.

2. Авторское свидетельство СССР №693467, опубл. 25.10.1979.

3. Авторское свидетельство СССР №1023947, опубл. 15.03.1991.

4. Патент РФ №2143766, опубл. 08.02.1999.

5. Патент РФ №2187860, опубл. 20.08.2002.

6. Патент РФ №2240377, опубл. 20.11.2004.

7. Патент РФ №2380784, опубл. 27.01.2010.

8. Патент США №7973742, опубл. 05.07.2011.

9. В.И. Шестеркин. Формовка матричных автоэмиссионных катодов из стеклоуглерода в сильных электрических полях. Вестник Саратовского гос. техн. ун-та, 2013, №4 (73), С. 52-56.

10. В.Л. Галанский, П.Е. Троян, Ю.Б. Янкелевич. О природе электрической формовки тонкопленочного холодного катода. Радиотехника и электроника, 1977, №6, С. 1302-1304.

11. Д.И. Трубецков, А.Г. Рожнев, Д.В. Соколов. Лекции по сверхвысокочастотной вакуумной микроэлектронике. Саратов: Изд-во ГосУНЦ "Колледж", 1996, С. 72.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способу модификации эмиссионной поверхности электродов для приборов с автоэлектронной эмиссией. Способ включает размещение в общем вакуумированном корпусе 1 анодного электрода 3.1 и катодного электрода 3.2, имеющего рабочую поверхность, материал которой обладает автоэмиссионными свойствами. Способ предусматривает также создание между внешними выводами 6.1, 6.2 этих электродов периодически изменяющейся разности потенциалов. В качестве анодного электрода используют такой же электрод, как и катодный, а разность потенциалов создают в виде последовательности одинаковых по амплитуде и форме импульсов чередующейся полярности с регулируемой частотой повторения. Задавая частоту повторения, определяют при каждом ее значении величину медленно меняющейся составляющей протекающего через внешние выводы электродов тока и заканчивают такое определение по достижении установившегося значения этой величины, а процесс модификации в целом - по окончании определения этой величины для последнего из задаваемых значений частоты повторения. Технический результат - создание условий для осуществления двунаправленного самоорганизующегося процесса массопереноса, приводящего к стабилизации эмиссионных свойств модифицируемой поверхности электрода без снижения его эмиссионной способности при одновременной модификации эмиссионной поверхности двух электродов. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ модификации эмиссионной поверхности электродов приборов с автоэлектронной эмиссией, включающий размещение электрода, обладающего способной к автоэмиссии поверхностью, подлежащей модификации, в допускающем вакуумирование корпусе в качестве катодного электрода вместе с размещенным в том же корпусе анодным электродом, и создание между внешними выводами, которыми снабжены названные электроды, периодически изменяющейся разности потенциалов, отличающийся тем, что в указанном общем корпусе в качестве указанного анодного электрода размещают электрод, обладающий способной к автоэмиссии поверхностью, подлежащей модификации, имеющий такое же выполнение, как указанный катодный электрод, при этом указанную периодически изменяющуюся разность потенциалов создают после осуществления вакуумирования внутреннего пространства корпуса в виде периодической последовательности одинаковых по амплитуде и форме и одинаково расположенных в пределах каждого из полупериодов импульсов чередующейся полярности с регулируемой частотой повторения и амплитудой, недостаточной для возникновения пробоя между указанными электродами при имеющем место уровне вакуумирования внутреннего пространства указанного общего корпуса, задавая одно или более значений частоты повторения, определяют при каждом из задаваемых значений частоты повторения величину составляющей протекающего через внешние выводы указанных электродов тока, спектр которой сосредоточен вблизи нулевой частоты и имеет верхнюю границу, которая, по меньшей мере, на порядок ниже наименьшего из задаваемых значений частоты повторения, для каждого из этих значений определение величины упомянутой составляющей тока закачивают по достижении установившегося значения этой величины, а процесс модификации в целом - по окончании определения этой величины для последнего из задаваемых значений частоты повторения, получая в итоге два электрода с модифицированной эмиссионной поверхностью.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полученные электроды удаляют из указанного корпуса.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что указанными электродами являются электроды с эмиссионной поверхностью, подлежащей модификации, выполненной на основе наноструктурных углеродных материалов.

4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что полученные электроды удаляют из указанного корпуса.

5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что указанная последовательность одинаковых по амплитуде и форме и одинаково расположенных в пределах каждого из полупериодов импульсов чередующейся полярности представляет собой синусоидально изменяющееся напряжение.

6. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что указанная последовательность одинаковых по амплитуде и форме и одинаково расположенных в пределах каждого из полупериодов импульсов чередующейся полярности имеет вид знакочередующихся прямоугольных импульсов одинаковой длительности и амплитуды без промежутков между ними.