Способ контроля эмиссионных свойств рабочей поверхности сверхпроводящего резонатора Советский патент 1991 года по МПК H01L39/24 H01P11/00 

(46) 30.08.91. Бюл. 32

(21)3987544/25

(22)09.12.85

(72) Л.М. Севрюкова и В.М. Ефремоя (53) 621.326(088.8)

(56)Диденхо А.Н. Сверхпроводящие волноводы и резонаторы. М,: Сов.радио, 1973, с. 255.

Lengeler Н. Dlagnoetics вирегсОп- ducting canties IEEE. Trans Fuel. Sci I98I, V. 28, 1 3, p. 2, pp. 3217- 322.

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭМИССИОННЫХ СВОЙСТВ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ СВЕРХПРО- Н021ЯЩЕГО РЕЗОНАТОРА

(57)Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при созданий г:верхпроводящих высо очастотных устройств. Целью изобретения является исключение цикла технологических операций, выполняемых после механической обработки для изготовления и проведения диагностики резонатора. Для этого снимают петлиjгистерезиса на зависимость плотности тока через резонатор от иапряжения между анодом, которым является резонатор, и катодом, причем резонатор находится в ванне с полирующим электролитом. Контроль эмиссионных свойств осуществляют путем измерения площади петля гистерезиса. Такой способ контроля позволяет проводить диагностику резонаторов непосредственно после механической обработки. I табл.

г. Ь

со ч со to

СП

11

Изобретение относится к технике СВЧ и может быть использовано при создании сверхпроводящих высокочастотных устройств, в том числе при создании линейных ускорителей прото- нов и электронов, а также при сооружении накопительных колец и устройст для высокочастотного удержания плазмы.

Целью изобретения является упрощение контроля и проведения его на более раннем этапе изготовления.

Сверхпроводящий резонатор непосредственно после механической об- работки помещают в электролитическую ванну с полирующим электролитом, состоящим из смеси концентрированных кислот, и снимают петлю гистерезиса при последовательном увеличении и уменьшении напряжения между катодом и анодом (анодом является сверхпроводящий резонатор). Скорость изменения напряжения 0,ОА-0,6 В/с.

Площадь петли гистерезиса характе ризует потери на переполяризацию на границе фаз металл-электролит и в значительно) степени определяется металлографическим состоянием металла. Установлено, что минимальную площадь петли гистерезиса имеют образцы ниобия в монокристаллическом состоянии с кристаллографической ориентацией плоскости (110). Именно эта грань имеет максимальную работу выхода, а следовательно, дает минимальные эмиссионные токи. Обнаруженный эффект Корреляции работы выхода с площадью петли гистерезиса имеет важное значение.

Для иллюстрации этого в таблице приведена интегральная работа выхода электронов с полигранной рабочей поверхностью в случае ниобиевого резонатора 1О-сантиметрового диапазона с диаметром, равньгм высоте, изготовленного из монокристаллического ниобия с различной осевой ориентацией.

Из таблицы видно, что интегральна работа выхода на рабочей поверхности такого резонатора может изменяться от 4,088 до 4,461 эВ, т.е. выигрыш в работе выхода злектронон оценивается величиной 0,373 эВ. Л даже сравнительно малый выигрьш в работе вы- хода электронов вызывает заметное снижение эмиссионных токсш.

В реальном сверхпроводящем резонаторе, состоящем из десятка моно

2

0

5 0 c 0

5

Q g

кристаллических зерен, картина гораздо сложнее и не поддается теоретическим расчетам. Поэтому пока единствен- ныг; способом экспресс-контроля эми- сионных свойств рабочей поверхности сверхпроводящего резонатора является предлагаемый способ контроля с помощью петель гистерезиса.

Пример. Быпи изготовлены три сверхпроводящих резонатора из ниобия марки НРБ-1, имеющие на рабочей поверхности зерна величиной от 25 до 68 мм разной ориентации. Петли гистерезиса, т.е. зависимость (U), снимались в прямом и обратном направлениях в полирующих электролитах HF: :Н , где п выбиралось от 2 до 10. Скорость подъема и уменьшения напряжения варьировалась от 0,01 до 0,20 В/с. 11пя каждого случая определялась площадь петли гистерезиса.

Эксперименты показали, что петли гистерезиса следует снимать в полирующем электролите состава HF:H9S04 1:п, где . При наблюдается сильное растрав.чивание рабочей rfo- верхности резонатора,- что затрудняет его дагиьненал ю электрохимическую обработку и получение высоты микроне- ровиостей менее 0,02 мк. При П79 петля гистерезиса нз-за сильной концентрационной поляризации получается ис- кажьнной и трудно идентифицируется.

Скорость подъема напряжения следует выбирать в пределах 0,04- 0,16 В/с. При скоростях подъема напряжения менее 0,04 В/с процесс идет слитком медленно и электролит в при- анодном пространстве успевает нагреться на 5-10 С, что искажает результаты. При скорости подъема напряжения более 0,16 В/с рявновесные процессы не успевают устанавливаться, что опять-таки приводит к искажению петли гистерезиса.

Если необхоцимо выбрать наиболее перспективные с точки зрения эмисиои- ных свойств резонаторы из большого числа заготовок, выбирают те, которые имеют меньшую площадь петли гис- i терезиса.

Таким образом, предлагаемый способ контроля эмиссионных свойств сверх- ПРОВОДЯ11Р1Х резонаторов из ниобия и его соединений позволяет произвести контроль сверхпроводящих резоиаторов сразу после механической обработки, отобрать наиболее перспективные резо3.I

наторы,°не проводя как длительной технологической обработки, так и иа- нерения в сверхвысоком вакууме на образцах-свидетелях или готовых реэо иаторах.

Формула нэобрете ни я

Способ контроля эниссиокных свойств рабочей поверхности сверхпроводящего реэонатора иэ няобня и соединений на его основе путем снятия вольт-амперной характеристики

4

реэонатора, отлсчапщийся тем, что,- с цельк упрощення контроля н проведения его на более раннем этапе изготовления резонаторов, резонатор помещают ч электролитнческую ванну с полирующим электролитом, снимают вольт-амперную характеристику последовательно при увеличении и Q «еньшении напряжения со скоростью 0,04-0,16 В/с, а контроль эмиссионных свойств осуществляют по площади петли гистерезиса, на снятой зависимости.