О П И с А Н и Ё ИЗОБРЕТЕНИЯ Советский патент 1973 года по МПК H01J1/304 

1

Изобретение относится к электронной технике.

Известны автоэлектронньге катоды, эмиттирующей поверхностью которых служит удаленный от диэлектрической подложки торец проводящей пленки.

Для снижения рабочего напряжения предлагается под диэлектрической подложкой вблизи эмиттирующего торца катода располагать проводящую пленку.

Предлагаемый автоэлектронный катод изображен на чертеже, где: )-подложка, 2 - изолирующая пленка, 3 - слой держателя катода, 4 - катодная пленка, 5 - эмиттирующая кромка катодной пленки, 6 - коллектор электронов, 7 - стартовый проводящий электрод. Стрелками показано направление движения электронов.

Подложка 1 катода может быть выполнена из проводящего или непроводящего материала, например стекла. Катодная пленка имеет толщину, равную десятым или сотым долям микрона, и изготовляется из механически прочных проводящих материалов, например вольфрама, молибдена и т. д. Слой 3 держателя катода может быть выполнен из проводящего или диэлектрического материала, его толщина определяет расстояние от катодной пленки до пленки 2, материалом для которой является диэлектрик, обладающий высокой электрической прочностью. Стартовый проводящий электрод 7 представляет собой тонкую пленку из любого проводящего материала. Перед началом работы на стартовый электрод подают плюсом потенциал Uc относительно катодной пленки. В момент включения потенциала Uc конденсатор, образованный пленками стартового и катодного электродов в качестве обкладок и изолирующей пленкой 2 в

качестве диэлектрика, начнет заряжаться. Напряженность поля в изолирующей пленке 2 и 1вакуумном зазоре между этой пленкой и кромкой 5 катодной пленки распределится обратно пропорционально их диэлектрическим проницаемостям, т. е. напрялсенность поля в зазоре между катодной пленкой и изолирующей пленкой 2 будет в 8 раз больше, чем в изолирующей пленке (е-относительная диэлектрическая проницаемость пленки 2).

При достаточной величине стартового напряжения Uc -возникнет автоэлектронная эмиссия электронов из кромки 5 катода. Эмиттированные электроны попадут на поверхность изолирующей пленки 2 с энергией, определяемой падением потенциала на вакуумном зазоре. Если коэффициент вторичной эмиссии поверхности пленки 2 больще 1, то число выбитых электронов превысит число попавших на эту поверхность, я поверхность получит дополнительный положительный заряд. Выбитые

вторичные электроны попадут на коллектор 6. Дополнительный полонсительный заряд па поверхности пленки 2 вызовет увеличение напряженности поля у кромки катода, что увеличит автоэлектронный ток и т. д. Процесс идет лавинообразно и прекратится тогда, когда потенциал поверхности изолирующей пленки 2 станет равным потенциалу коллектора L/K. Напряженность поля у кромки катода (без учета усиления поля за счет краевого эффекта) окажется равной , где d - расстояние между эмиттирующей кромкой и пленкой 2. Краевой эффект усилит поле соответственно «остроте края пленки. В момент, когда процесс лавинообразного нарастания эмиттируемого тока прекратится, эффективный, коэффициент вторичной эмиссии пленки 2 станет равным 1, т. е. количество электронов, эмиттированных катодом, уравняется с их числом, попадающим на коллектор. Материал диэлектрической пленки 2 должен иметь коэффициент вторичной эмиссии больше 1 при малых рабочих напряжениях, например окись магния и другие окислы. Так как расстояние d (равное толщине слоя держателя катода) может быть сделано очень малым, вплоть до сотни и меньше ангстрем, без опасности замыкания «атода со стартовым электродом, напряженность у кромки катода может быть доведена до необходнмой величины порядка -We/CM при рабочем напряжении 50 б и меньше.

Способ изготовления нрибора тонкопленочный. Например, при одном варианте на всю

поверхность диэлектрической подложки 1 последовательно напыляют в вакууме слои 7, 2, 3, 4, затем наносят слой фоторезиста и с помощью фотолитографии вырезают окна или щели в верхнем слое 4, образуя эмиттирующие кромки 5.

Следующая операция - вытравливание окон IB слое 3, причем в качестве резиста .используется катодная пленка. Вытравливание

продолжается до небольшого подтравливания под кромки катодной пленки. Материал слоя 3 может быть любой, диэлектрический или проводящий; его целесообразно выбирать таким, чтобы при его вытравливании не происходило

коррозии катода. Например, если материал катода- вольфрам, то в качестве материала слоя 5 можно выбрать молибден.

Катод может быть применен как источник электронов вместо оксидного катода в электронных приборах типа ПУЛ, кинескопах, осциллографах и т. д.

Предмет изобретения

Автоэлектронный катод, эмиттирующий поверхностью которого служит удаленный от диэлектрической подложки торец проводящей пленки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения рабочего напряжения и повыщения стабильности работы, под диэлектрической подложкой вблизи эмйттирующего торца катода расположена проводящая пленка, подсоединяемая к положительному полюсу источника напряжения.