Способ изготовления молибденового эмиттера термоэмиссионного преобразователя Советский патент 1993 года по МПК H01J45/00 

Изобретение относится к производству преобразователей (ТЭП), в частности к физике поверхности твердых тел, и может быть использовано для улучшения эмиссионных характеристик эмиттера ТЭП.

Известным способом является способ получения молибденовых электродов ТЭП путем формирования на поверхности электродов кислородной пленки в результате об- работки плотно упакованных плоскостей, например 110, ионами кислорода дозой 11017-51017 ион/см2 при ускоряющем напряжении 80-100 кВ и температуре образца 20-50°С. Проведенные исследования ТЭП с молибденовыми электродами показали, что введение имп- лантированного кислорода в электроды дает положительный эффект. В тоже время установлено, что положительный эффект обусловлен в основном улучшением в результате воздействия имплантированного кислорода в рабочем режиме ТЭП на эмиссионные характеристики эмиттера ТЭП. Однако при рабочей температуре эмиттера 1600°С ресурс такого электрода ограничен десятками часов. После чего характеристики ухудшаются и только в результате переноса некоторого количества имплантированного кислорода с коллектора в межэлектродный зазор, а затем на эмиттер, их удается поддерживать на более высоком уровне, чем в ТЭП с электродами без имплантированного кислорода.

Цель изобретения - повышение ресурса эмиттера.

Для достижения указанной цели ионы кислорода 0+методом ионной имплантации с дозой 1018-510 ион/см вводят не в рабочую поверхность эмиттера с наиболее плотноупакованной гранью (110) и разори- ентацией грани (110) и плоскости рабочей поверхности не более 2°, а в его периферийную часть, нагреваемую в рабочем режиме ТЭП до температур 600-1000°С. Ионы кислорода вводят с ускоряющим напряжением 80-100 кВ и температурой 20-30°С.

На чертеже показана конструкция обрабатываемого эмиттера.

Реализация способа велась на эмиттер- ном стакане. Его рабочая поверхность 1 - выполнена из молибдена (110) с точностью выведения 2°. Позицией 2 показана зона

СО

с

-ч о

СП

о

введения кислорода с указанием распределения температур в рабочем режиме по эмиттерному стакану. Позиция 3 -1- место посадки эмиттерного стакана.

Пример 1. Берется молибденовый эмиттерный стакан с рабочей гранью (110) и разориентацией грани и плоскости рабочей поверхности не более 2°, оценочно определяется часть боковой поверхности 2, которая в рабочем режиме ТЭП находится при температуре 700°С и на ионно-лучевом ускорителе (ИЛУ) эта область с постепенным поворачиванием (т.е. со всех сторон) подвергается обработке ионами кислорода дозой 1 10 ион/см2, при ускоряющем напряжении 100 кВ и температуре 20°С. При этом на поверхности, а в большей части в приповерхностном слое, накапливается растворенный в молибдене кислород, который при рабочих температурах электродов ТЭП, диффундируя из стенок эмиттерного стакана, на поверхность, а затем по поверхности диффундирует на рабочую поверхv - . :

0

5

0

ность 1 эмиттера и формирует там кислородную пленку, что приводит к росту исходной работы выхода поверхности. Ресурс обработанного электрода не меньше 10000 ч.

П р и м е р 2. Способ осуществляют так же, как ив примере 1, но ведут его при температуре имплантируемой боковой поверхности стакана 800 ±100°С, дозе кислорода З Ю18 ион/см2, ускоряющим напряжением 9,0 кВ, температуре + 35°С. Ресурс обработанного электрода не меньше 10000ч.

Пример 3. Способ осуществляется также, как и в примере 1, но ведут его при температуре имплантируемой боковой поверхности стакана 900°С, дозе кислорода 5 -10 ион/см , ускоряющем напряжении 88 кВ, температуре +50°С. Ресурс обработанного электрода не меньше 15000 ч.

Технико-экономическая эффективность изобретения в сравнении с прототипом (ресурс-десятки часов): возрастание ресурса до 10000-20000 чц ;...

Использование: термоэмиссионные преобразователи. Сущность изобретения: облучают положительными ионами кислорода периферийную часть поверхности эмиттера, рабочая температура которой равна 600-1000°С. Доза облучения равна 1018-5-1018 ион/см2. 1 ил.

Формула изобретения Способ изготовления молибденового эмиттера для термоэмиссионного преобразователя, включающий вывод на рабочую поверхность эмиттера грани (110) с разориентацией от плоскости поверхности не более 2°, и облучение поверхности эмиттера положительными ионами кислорода при ускоряющем напряжении 80-100 кВ и температуре эмиттера 20-50°С, отличающий- с я тем, что, с целью повышения ресурса эмиттера, для облучения ионами кислорода выбирают периферийную часть поверхности эмиттера, рабочая температура которой. 600-1000 °С, а дозу облучения устанавливают равной 101В-5 Но.18 ион/см2.