Способ изготовления игольчатых холодных эмиттеров Советский патент 1975 года по МПК H01J1/304 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИГОЛЬЧАТЫХ ХОЛОДНЫХ ЭМИТТЕРОВ

Изобретение относится к способам изготовления игольчатых .холодных катодов тонких проводящих иг.л с радиусом закругления острого конца менее ЗО мк и, пре-, имущественно, к способам изготовления МЕЮт гоострийных автоэмиссионных катодов с остриями, собранными в гребешки или двухмерные матрицы. Это способ может использоваться и в областях, связанных с изготовлением гребешков и матриц из проводящих нгл с крайне острыми концами, например, в производстве авто1|онизацион- ных источников на относительно большие токи.

Известен способ изготовления гребенки острий путем травления гребешка проволок, уже присоединенных к проводящей основе. При этом гребешок проволок погружается в электролит так, что в него оказываются опущенными концы проволок вдоль части ах .длины, и травление ведется до получения острий из проволок (контроль ведется с помощью оптического микроскопа). После этого процесс травления прекращают.

, Для получения близких по форме, радиусу закругления острия и д/пше нестравленной части проволок необходима стандартность условий, в которых оказывается каждая из проволок. А для этого необходимо тшательно унифицировать исходную длину и толшину проволок, расстояние между ними, их ориентацию (они должны быть строго параллельны),, состояние ах поверхности и число внутренних дефектов (для этого проволочки до травления обезжириваются и прокаливаются в водороде). Все это ведет к усложнению способа. И, кроме того, несмотря на все указанные меры, вытравленные, острия отличаются большим разбросом по форме, по радиусу и по дшне нестравлеь ной части. Известный способ требует визуального контроля момента прекращения процесса при наилучшей степени стандартности эмиттеров по форме и длина. Как по результатам, так и по трудоемкости операц способ оказывается неудобным для технологии массового производства многоострийных эмиттеров. вышение качества эмиттеров и производительности, .Для этого вырабатывают более просту технологию вытравливания острий с заданн длиной нестравленной части при удобной дл применений форме острий (укороченные конические части). Кроме того, в одном акте травления по лучают пакет острий (уже присоединенных к проводящей основе), отличающихся высокой степенью индентичности по форме и малым разбросом по длине нестравленной части. При этом получение пакета острий, концы которых лежат практически в одной плоскости (для гребешка- вдоль од,ной прямой), не связывается со сложной .предварительной обработкой заготовки и с внимательным визуальным контролем при травлении. . Указанные цели достигаются тем, что заготовка из проволок погружается в травящую жидкость, но всегда так, чтобы она (т.е. проволочки ее составляюише) пересекла границу раздела сред. Далее ее закрепляют всегда со стороны инертной среды, оставляя в пределах этой среды часть заготовки заданной длины, и ведут .процесс травления до тех пор, пока он не прекратится, т.е. до полного растворения части заготовки, погруженной в травящую жидкость. При этом процесс заканчивается вблизи границы раздела травящей жидкости и инертной среды образованием острия с геометрией, вполне приемлемой для применения его в качестве автоэмиттера. Для данной пары сред, режима травления, материала и диаметра проволок заготовки итоговая форма острия оказываетс в высокой степени стандартной. В качеств инертной среды используют жидкость, не- смешивающуюся с травящей жидкостью. На фиг. 1 изображена проволочная заготовка, присоединенная к проводящей основе, погруженная в травильную двухслойную ванну (травящая жидкость при это расположена нижэ инертной). На фиг. 2 такая же заготовка погружена в двухслойную ванну, где травящая жидкость располо жена выше инертной. К проводящей основе 1, находящейся в инертной жидкости 2, несмешивающейся с травящей жидкостью, прикреплены проволочки 3, проходящие через границу раздела 4 травящей 5 и инертной жидкостей. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. В качестЬе исходного объ екта берут проволочную заготовку, которая может состоять из одной проволоки (не обязательно круглого сечения) Или многих проволок, в последнем случае проволоки могут быть присоединены к проводящей основе 1. Заготовку подвергают травлению ;в травящей жидкости химическими или электролитическим путем. Травление ведет ся в ванне, содержащей два слоя: травящую жидкость и инертную среду с четкой границей раздела между ними. Инертная среда может быть газообразной или жидкой. Во втором случае возможно двоякое расположение слоев относительно верха и низа (см. фиг. 1 и 2). Для травления заготовку погрулсают в ванну так, чтобы в инертной жидкости 2 оказались части заготовки, не подлежащие травлению. Проволочки 3 заготовки должны при.этом пересечь границу раздела 4 сред, и подлежащие травлению части проволок доказываются погруженными в травящую жидкость 5. Для получения заданной длины нестравленной части заготовки, заготовку закрепляют со стороны инертной среды, оставляя в пределах этой среды часть проволок заданной длины, и ведут процесс до тех пор, пока он не прекратится (т.е. до тех пор, пока не будет стравлен на вся часть проволок, погруженная в травящую жидкость). Травление производится; электролитическим или химическим путем, с точки зрения режимов и рецептов травления одним из известных способов. В этом случае лучше располагать травящую жидкость поверх инертной, либо использовать газообразную среду, так как выделяющиеся пузырьки газа, проходя сквозь раницу раздела, возмущают ее. Расположение инер,тной жидкости под травящей выгодно при слабом выделении пузырьков. В этом случае облегчается отвод вниз продуктов реакции, как правило более тяжелых, чем травящая жидкость. Предлагаемый способ был испытан в лабораториьк условиях. Гребешки из отрезков вольфрамовой проволоки (по 25 шт.) 0,12 мм были приварены к никелевой полос ке с равномерным шапом, длина гребешка 1 см. Травление велось электролитически: электролит - 3%-ный раствор A/ftOH , второй электрод - никелевая полоска. Напряжение переменное, частота 50 гц, V до 0 вольт. Инертной средой был воздух или слой сек . В обокх случаях были получены гребенки с малым разбросом по форме и с разбросом ро длине острийв пределах 0,1 мм, исключая самые крайние острия,

иедура травления саеииального внимания I не требовала. Таким образом, предлагаемый способ создает основу несложной и ; результативной технологии вытравливания многоострийных пакетов холодных катодов.1

Предмет изобретения

1. Способ изготовления игольчатых холодных эмиттеров путем химического или электролитического травления загото&ки из одной или многих проволок, подсое-

динедаых тфоводящей основе, в I ванне, содержащей травящую жидкость и инертную среду, отличаю, щийся тем, что, с целью повышения качества 5 ijMHJlTepoBj и производительности, заготовку закрепляют со стороны инертной среды, оставляя в ее пределах часть заготовки заданной длины, и ведут процесс тра&. пения до его прекращений. 0 2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щийся тем, что в качестве инертной среды используют жидкость, несмешнваюшу |ося с травящей жидкостью.,, ,