Материал для холодных катодов Советский патент 1991 года по МПК H01J1/30 

Изобретение относится к.области электронной техники и может быть использовано при разработке и производстве газоразрядных приборов и лазеров.

В приборах с холодным катодом наблюдается процесс распыления материала, который характеризуется удалением частиц ловерхности катода в результа-. те бомбардировки положительными ионами. Катодное распыление всегда сопровождается поглощением рабочего газа распыленными частицами. Изменение I давления рабочего газа при поглрще; НИИ его пленкой распьшенного мат«риала катода резко влияет на электрические характеристики приборов и ограни 1ивает их долговечность. Кроме того, :распылеш1ые частицы, попадая на арматуру и внутриламповые детали приборов, также снижают электрические/ха рактеристики, a попадая на выходные ; окна газоразрядных лазеров, могут j уменьшить их выходную мощность ниже заданных пределов. t

г

Известно применение в газоразряд (Л ных приборах алюминия в качестве материала для холодных катодов. На поверхности катода из алюминия при окислении образуется прочная пленка окисла, препятствующая, с одной стороны, дальнейшему окислению поверхности, с другой - являющаяся доволь1Cно устойчивой к распылению в газовом

00 разряде. Недостатками катодов из чиссотого алкяииния являются крупнозернистая структура окисной пленки, спо- .

собствующая распылению катода, и длительный процесс старения, приводящий к растрескиванию защитной окисной

пленки катода в приборе и усиленному распылению в местах дефектов.

Долговечность катодов из чистого j алюминия марки АВ 000 не превышает , гЗ,5 - 8,5 ч в жестких режимах работы. I Наиболее близкими к предлагаемому катодному материалу являются сплавы ;алюминия, содержащие в своем составе кремний. . . . Известные катодные материалы на основе алюминия содержащие в своем составе кремний, имеют ряд других присадок, такиХч как магний, марганец, медь, железо. Сплав АМЦ содержит в своем состаjBie 0,15 - 0,35% Si; 0,25-0,45% Fe; 1,0-1,4 Mg и 0,2% Mn (в примесях); сплав АК8-06 1,2% Si; 3,9-4,8% Си; 0,4-0,8% Hg; 0,4-1,0% Мп. / Однако; сильное взаимрдёйстви-е при Ьедок с кремнием, например образование прочного соединения , созда ет неоднородности в структуре окисной пленки, приводявще к распылению като да. Срок службы катодов из сплава АК8 В жестких: режимах не превышает 17-25 ч, сплава АМЦ - 370 ч. Кроме т го, катоды из указанных сплавов имею достаточно долгий срок старения в при борах, что приводит к дополнительно му растрескивашю окисной пленки и постепенному усилению распыления кат да, Целью изобретения является уменьшение распыления катода. Указанная цель достигается тем, что материал для холодных катодов газоразрядных приборов на основе сплава, содержащего алюминий и кремний в соотношении, -Алюминий 98,35-99,5 Кремний0,5-1,65 Присадка 1фемния в алкя-ийии в ука занном процентном соотношении приводит к образованию специфической микр структуры поверхности, характеризующейся малым ра.змером зерен и их опре деленной ориентацией после окисления что преттятствует распылению. Окисная пленка на поверхности катода из спла алюминия с кремнием характеризуется малой дефектностью, малым размером зепоэтому мало распыляется в разряде. Кроме того, процессы старения катодов из сплава алюминия с кремнием составляет несколько суток, поэтому катод в приборе практически не подвержен старению и обладает стабильными параметрами в течение длительного срока службы. Срок службы катодов из сплава алюминия с кремнием в жестких режимах составил более 1000 ч. содержание кремния в сплаве с алюминием менее 0,5% приводит к росту зернистости структуры окисной пленки На поверхности катода из-за малого Ьлияния црисадКи кремния на свойства окисной Пленки. Содержание кремния в сплаве с алюминием более 1,65% также нежелательно, так как 1,65% является предельной концентрацией растворимости кремния в алюминии. Кремний растворяется в решетке алюминия, образуй твердый раствор. При содержании кремния больше он появляется в сплаве в свободном виде и способствует образованию неоднородной по структуре окисной пленки, которая распыляется в разряде. Данный катодный материал применен для холодных катодов газоразрядных гелий-Неоновых лазеров. Долговечность ранее применявшихся в приборах катодов Из сплава АМЦ не превышала 370500 ч, долговечность катодов Из пред-, лагаемого материала (99% А1+1% Si) составила. 1200 ч в том же режиме, причем катоды находились после испытания в рабочем состоянии. Использование данного материала в качестве холодных катодов газоразрядных приборов и лазеров позволит существенно снизить катодное распыление, а следовательно, увеличить долговечность лриборов.

МАТЕРИАЛ ДЛЯ ХОЛОДНЫХ КАТОДОВ -газоразрядных приборов, содержащий алюминий и кремний, отличающ и и с я тем, что, с целью уменьшения распыления катода, он содержит указа,нные компоненты в следующем соотношений, мас.%: Алюминий 98,35-99,5 Кремний0,5-1,65