Способ изготовления источника электронов Советский патент 1989 года по МПК H01J9/02 H01J9/04 

Изобретение относится к технике изготовления источников электронов и может найти преимущественное использование при изготовлении источников электронов на основе вторичной ионноэлектронной эмиссии и источников ч электронов на термокатодах.

Цель изобретения - упрощение процесса изготовления источника электронов и повьппение его КПД за счет повьшения точности совмещения осей участка с повьшенной эмиссионной способностью на катоде и отверстия в . аноде. 311 Для термокатодов большой эмиссионной способностью обладают материалы с малой работой выхода электрона с поверхности, а материалом с малой эмиссионной способностью может служить антиэмиссионцьга материал с боль шой работой выхода. При изготовлении источника электронов на основе вторичной ионно-электронной эмиссии матеруалами с большой эмиссионной слот собностью являются алкминий и сталь, а материалами с малой эмиссионной способностью могут служить молибден или медь, После нанесения покрытия на всю поверхность катода его устанавливают в вакуумную камеру параллельно аноду Затем откачивают вакуумную камеру и подают на катод отрицательный потенциал, такой чтобы выполнялось соотношение lEXp (o(-d) 1 , J X (d+D)l (1), При этом между катодом и анодом загорается высоковольтный тлеющий разряд, известный в литературе как разряд с полым анодом. Благодаря наличию в аноде отверстий разряд горит преимущественно вдоль их осей, так как для него создаются наиболее благоприятные условия, поскольку вьшолнено соотношение л1-ехр с( (d + D) 1. Ускорен ные ионы, образовавшиеся в высоковольтном тлеющем разряде, бомбардируют, катод, распыляя материал с ма- лой эмиссионной способностью и созда вая таким образом участки с большой эмиссионной способностью, расположенные против отверстий в аноде„ Как показывает практика, размер этих участков определяется соотношением размеров D/d, но всегда меньше диаметра отверстий в аноде . При некоторой непараллельности катода и анода в предлагаемом способе образо вание участка с повышенной эмиссионной способностью происходит с некото рым смещением относительно оси отверстия в аноде, это смещение автоматически компенси.рует непараллельность катода и анода, что повышает точность юстировки,и, следовательно увеличивает КПД по сравнению с известным способом изготовления источника. Способ изготовления источника : электронов был реализован следующим образом, При изготовлении источника электонов на основе вторичной ионнолектронной эмиссии, предварительно а стальной катод, обладающий больой, эмиссионной способностью, наноился слой никеля, обладающий малой миссионной способностью. Катод устаавливался в вакуумную камеру, откаиваемую до давления 10 -10 Тор, производилась подача на катод отицательного потенциала, при котоом выполняется-соотношение (1). Еси выразить первый коэффициент Таун-. енда эмпирическим известным соотноение, которое имеет вид о(в -- Аехр - -|7р, (2) где А и В - постоянные для данного то можно вывести выражение для потенциала зажигания тлеющего разряда В (Pd с + 1п(ра) А 7 ЦпО+Т/з-) Используя выражение (3) записать соотношение B( с+ In(Pd) Выражение (3) описьюает известный закон Пашена, а соотношение (4) справедливо для левых ветвей кривых Пашена, где горит высоковольтный тлеющий разряд. Напряженность электрического поля и потенциал в явном виде не входят в соотношение (4), Тем не менее коэффициент выбивания электроно ионами на катоде зависит от потенциала ). Выражение (4) удобно использовать на практике, т.к. у F(U) для большинства материалов известна, равно как известна функция :(Е/Р) для различных газов. Сначала источник электронов работает с низким КПД за счет того, что генерация электронов идет со слоя никеля,, обладающего низкой эмиссионной способностью (для потенциала катода %10 кВ Через некоторое время, зависящее от толщины слоя никеля и тока разряда, происходит распыление слоя никеля напротив отверстия в аноде, так kaJK эти участки подвергаются наиболее интенсивной бомбардировке положительными ионами.

511892786

и источник электронов начинает рабо- собностью (для стали, при потенциале тать с высоким КПД, за счет того, .ю кВ у 3). При этом паразитные что генерация электронов пучка про- токи на аноде в г 3 раз меньше, исходит с поверхности материала, об- чем у известного источника электролаюдающего большой эмиссионной спо- нов.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОНОВ, включающий выполнение на плоском катоде по крайней мере одного участка с повьшенной эмиссионной способностью и установку катода в вакуумную камеру параллельно плоскому аноду с выполненным в нем по крайней мере одним отверстием, при этом участок с повьшенной эмиссионной способностью размещен соосно с отверстием в аноде, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса изготовления источника электронов и повьшения его КПД за счет повышения точности совмещения осей участка с повышенной эмиссионной способностью на катоде и отверстия в аноде, обращенную к аноду поверхность катода предварительно покрывают слоем материала с малой змиссионной способностью и после установки катода в вакуумную камеру выполняют на катоде соосно с отверстием в. аноде участок с повьшенной эмиссионной способностью путем создания между катодом и анодом тлекяцего разряда в электрическом поле, напряженность которого определяется вьфажением 1 , 1 ,,, Е . I ...1„,о() 1п J, , где d - расстояние катод-анод, м; D - диаметр отверстия в ано- де, м; i f - коэффициент выбивания электронов ионами на катоде; g с(--) - первьй коэффициент Таунсенс да. М- ; Е - напряженность электрического поля в промежутке катод-анод, В/м,; Р - давление остаточного газа в вакуумной камере. Па, при этом тлеющий разряд поддерживают в течение времени, необходимого для распыления слоя материала с малой эмиссионной способностью, напротив отверстия в аноде