Способ получения эмиссии с автоэмиссионных катодов Советский патент 1985 года по МПК H01J9/02 

9д 4 X

Изобретение относится к способам получения эмиссии с автоэмиссионных катодов, эксплуатируемых в вакууме„ содержащем инертный газ (например, в стеклянных электровакуумных приборах гелий неизбежно присутствует вследствие натекания его из атмосфе-ры через стеклянные стенки).

Известно, что катодыj работающие в таких условиях, имеют низкую дол говечность,

Известен способ получения эмиссии с автоэмиссионных катодов путем пода чи напряжения между катодом и анодом 1 J.

Долговечность катодов ранее иден тифицировали со стабильностью эмиссии, полагая, что срок службы като дов тем вьшв} чем меньше вероятность флуктз аций тока при постоянном рабо™ чем напряясении, вызванных адсорбцией на поверхности атомов поверхностноактивных газов и их миграцией.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения эмиссии с автоэмиссионных катодов, работающих . в вакууме в условиях облучения ионами инертного газа, включающий регенерацию автокатода 2J,

Однако даже в высоком по остаточ ным газам вакууме;. получаемом при длительной откачкеJ несмотря на достаточную стабильность эмиссии, не З -дапось достичь долговечной эмиссик катоды после кратковременной работы все же взрывались,

Цель:.из обретения - повышение долговечности автоэмиссионньп ; : :атодоз.

Поставленная цель достигаатся тем что согласно способу -получения эмис- сии с автоэмиссионных катодов, работающих в вакууме в УСЛОВИЯХ облучения ионами инертного гаэа. включающему операцию регенерации автокатодаj облучение катода ионами инертного газа производят до дозы iO ион/см , Регенерацию низковольтных автокатодов производят посредством полево го испарения на глубину ЗО-ВО А.

Методом автоионно1 1икроскопическо го анализа структуры материала като дов выявлена причина их раарушения и соответственно их низкой долговечности в условиях облучения - блисте- рообразование в приповерхностном слое автокатода. Обнаружено, что при одинаковых дозах облучения ионами инертного газа концентрация пор

вблизи эмитирующей поверхности ав токатода выше, чем при тех же дозах в массивном материале. Установлено, что критической для автокатодов доЗОЙ облучения является доза 10 ион/ см 5 после достижения которой катод может быть возвращен в рабочее состояние путем удаления дефектного слоя или залечивания образовавшихся в приповерхностном слое дефектов. Облучение катода до дозы вьщге 10® ион/см приводит к необратимому росту пор в объеме материала, слиянию.их в блистеры и взрьшу блистеров . Как в случае массивных материалов 5 критическая доза облучения- ав- тоэмиттера слабо зависит от энергии ионов и еще слабее от материала :. мишени и его температуры. При этомрежим эксплуатации катода определя- ет лишь общую дозу облучения за время работы катода. Б случае катодов со специальной структурой, не допускающей термической обработки, возможным способом регенерации катода по достижении критической дозы облучения его ионами инертного газа является удаление дефектного поверхностного слоя испарением в сильном электрическом поле. Поскольку в испаря- юв;ем поле напрял енностью В/см механически устойчивыми являются лишь острия радиусом до , а именно эти острийные автоэмиттеры . (т,н, низковольтные) могут быть подвергнуты регенерации методом полевого испарения после того, как доза их облучения достигла критического значения,.

На основе данньпс автоионномикро- скопического анализа о распределении по-глубине пор, образующихся в процессе облучения в низковольтных автокатодах, установлена толщина поверхностного слоя, подлежащего испарению полем (плюс на автокатоде), Большинство пор сосредоточивается в слое 50-70 А. На глубине более 70 А количество пор и их размеры резко умень- . шаются5 поры докритических размеров способны залечиваться в результате радиационно-стш улированной самодиффузии. Для инертных газов с массами, большими, чем у гелия, глубина проникновения ионов меньше указанной.

Пример. Игольчатый вольфрамовый автокатод помещали в вакуумнуЮ камеру. Автокатод включали в режим . 3 11 автоэлектронной эмиссии и снимали временную характеристику тока при давлении остаточных газов в вакуумной камере Р,. r«soe 5-1ртор и давлении гелия Р„ . По достижении дозы Р 10 ион/см автокатод переключали в режим полевого испарения и испаряли 25 атомных слоев (110), что соответствует толщине испаренного слоя около 50 . При регенерации согласно предлагаемому способу автокатод после работы в течение времени, которое почти в 10 раз больше, чем соглас6. 4 но способу-прототипу, не разрушился, Аналогичные испытания были проведены для других материалов - ниобия сплавов на его основе, Таким образом, предлагаемый способ получения эмиссии с автоэмисси онных катодов позволяет повысить долговечность катодов даже в условиях технического вакуума, в том числе для катодов со специальной структу рой, не допускающих тепловой обработки.

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭМИССИИ С АВТОЭМИССИОННЫХ КАТОДОВ, работающих в вакууме в условиях облучения ионами инертного газа, включакиций операцию регенерации автокатода, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения долговечност.и катодов, облучение катода ионами инертного газа производят до дозы 10 ион/см. 2, Способ, по п. 1, отличающийся тем, что регенерацию низковольтных автокатодов производят посредством полевого испарения на глубину 1.