Способ определения локальных эмиссионных параметров термокатода Советский патент 1983 года по МПК H01J9/42 

а

4

САЭ iU 4 Изобретение относится к иэмери-ГЕЯ ной технике, в частности к кон1Гропю эмиссионной неоднородности различных термокатодоп. Известен способ определения эмиссионной неоднородности термокатопа/ в котором нагревают до рабочих тем ператур катод и регистрируют на коллекторе изменение эмиссионного тока при сканировании катода анодом с отверстием при приложении к прс ёжутку анод-катод разности потенциалов. Коллектор, выполненный в виде цилинд ра Фарадея, располагают за отверсти в аноде Недостатком данного способа явля ся ограниченное разр иение (более 50 мкм). Известен способ С 21 определения локальных эмиссионных параметров те мокатодов, в котором нагревают до рабочих температур катод и регистри руют изменение спектра термоэмиссйо ного тока при сканировании поверхнос ти катода анодом с отверстием при приложении к промежутку катод-анод параллельных электрических и магнит ных полей. При совместном наложенй.и электричкского и магнитного полей электроны совершают между катодом и ацсздом равноускоренное движение по винтовой линии с увеличив акадимс я шагом. Ди 1метр орбиты электронов в магнитнсал поле равен I 2(21tTm) - е& . где m - масса электрона; Т - температура катода. К; В - магнитная индукция поля. Т; к - постоянная Больцмана. Однако для определения локальной неоднородности реальных катодов разрешения, опЕ)еделяемого диаметром отверстия в аноде, недостаточно, так как данный способ не позволяет разрешать эмиссионные участки меньше микрона и менять разрешение в процес се измерений. Цель изобретения - увеличение пре дела разрешения способа. Поставленная цель достигается тем что согласно способу определения локальных эмиссионных параметров термокатрда, включающему его нагрев до рабочей температуры, регистрацию изменения спектра термоэмиссионного тока при сканировании пОверхности катода анодом с отверстием и приложение к Промежутку ансдкатрд электрического и магнитного полей, напряженность магнитного поля устанавливают согласно соотношениюгде В - напряженность магнитного поля, Т; U - расстояние анод-катод, мм и - разность потенциалов анодкатод; е - масса и заряд электрона соот, ветственно И изменяют в диапазоне i10% от установленного значения до получения максимального разрешения на регистрируемых спектрах. Отношение времени пролета от термокатода к аноду t L{2m/eU|/2 к периоду обращения электрона пр винтовой Линии равно числу .оборотов, совершаемых электроном при пролете .от. термокатода к аноду и выражается как (-j)/, . т.е. при условии сднои о оборота электрона при пролете от термокатода к ансщу ) величина магнитного поля оказывается связанной с расстоянием, L между тегжлокатодом и анодом соотношением (1). При таком условии фокусировки, когда величина магнитного поля будет выставляться по необходимой величине L, предел разрваения не будет зависеть от размера диаметра орбиты электронов и будет Определяться только диаметром отверстия в ансде. Но так как всегда имеется разброс нормальных составляющих скоростей термоэлектронов, то электроны, выпотевшие иэ одной точки катода, при достижении анода образуют пятно диаметром.е. Предел разрешения определяется при неизменной температуре катода Т и разности потенциалов U только расстоянием между катодсал и анодом и выбранный диаметром отверстия в аноде. Например, при постоянных К и КВ ,2 мкм при ,29 мм/ 61 0,5 мкм при 1, 0,72 мм, о1-, 1 мкм при L l,45 мм, мкм при L 2,9 мм. Отскща видно, что при изменении расстояний между терчокатодом и ансздом можно получать требуемое разрешение (0,2 .,i2 мкм). Величина магнитного поля для каядаого требуемого разрешения, определяемого расстоянием между термокатодом и анодом, рассчитывается по формуле (1) и оказывается, например, для ,2 мкм равной В 1,15 Т, для ,5 мкм ,451, для о1, 2 мкм ,12 Т. Примеры. Устанавливают расстояние между катодом и анодом согласно заданному пределу разрешения по формуле (2), нагревают исследуемый катод, к промежутку катод-aHcin i прикладывают паргшлельные электрическое и магнитное поля.. Разность потенциалов анод-катоя должна быть достаточной для ко1млднсации напряженности поля контактной разности потенцйсшов у поверхности катода и составля бт 10 в/м. Величину фокусирукщего магнитного поля, паргишельного электрическому, устанавливают по формуле (1).I

Ток термоэлектронов, проше|дших через отверстие в аноде, регистрируют на диаграммной ленте.

В таблице приведены сопоставляемые данные, полученные для прототипа и предлагаемого способа.

Таким обраэсж, как видно из таблицы, предлгигаемый спосбб позволяет более чем в 2 раза увеличить предел разрешения i

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ЭМИССИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМОКАТСЩА, включакедий его нагрев до рабочей темаералу ра, регистрацшо изменения спектра термоэмиссиониого тока при сканировании поверхности катода анодом с отверстием и приложе ниё к промежутку анод-катап электрического и магнитного полей, о т личаюцийся тем, что, с целью увеличения предела разрешения, напряженность магнитного поля устаi навливают согласно соотношению R. J f 2rnU И« TTV в / где в - напряженность магнитного поля. Т; Ц - расстояние анод-катод, мм| и - разность потенциалов анод- , катод. В;« W и 1 - масса .и зарящ электрона соотСО ветственно 110% от уста и изменяют в диапазоне новленного значения до получения максимального разрешения на регистрируе- мых спектрах.5

1020

0,7 2200 1020

0,7

4,5.-10- 1,210 2

0,34

1-10 ;

1,4

1,2-10

0,67