Способ изготовления автоэлектронных катодов Советский патент 1974 года по МПК H01J9/02 H01J1/304 

1

Изобретение относится к технологии изготовления автозлектронных катодов.

Известен способ локализации автоэмиссии, ограиичивающий расходимость электронного пучка iB пределах 15-20° за счет нанесения покрытий, образующих «небольшие сильно эмиттирующие центры в окрестностях грани (100). При эксплуатации автокатодов с активирующим покрытием требуется сохранение свойств этого покрытия или способности легко восстанавливать первоначальные свойства при прогреве эмиттера в условиях технического вакуума мм рт. ст. Известный способ редко .применяется из-за малой стабильности ЭМИССИОННЫХ свойств. Для стабильной работы эмиттера необходим вакуум 10 ММ рт. ст.

Целью изобретения является увеличение стабильности эмиссии, локализованной в малых телесных углах.

Согласно изобретению, указанная цель достигается путем прогрева до температуры 800-1800°С :в атмосфере, содержащей кислород мм рт. ст., вольфрамового (молибденового) эмиттера, на поверхности которого образована пленка одного из металлов подгруппы скандия (Sc, Y, La) толщиной не менее монослоя. В этих условиях вследствие локализации центров эмиссии вокруг граней (100) угол эмиссии значительно уменьшается.

2

Процесс локализации сопровождается уменьшением напряжения, необходимого для получения тока требуемой величины, и прекращается после установления мини мального стационарНОго зна-чения напряжения.

Процесс локализации сводится к образованию окисных комплексов металлов подгруппы скандия и их миграции в области грани (100). Миграция окисных комплексов сопро-вождается ИЗмененИем напряженности ноля и уменьшением работы выхода ф в область грани (iOO), вследствие чего яркость этих областей резко .возрастает. Предложенный способ локализации был

опробован прИ нанесении на поверхность вольфрамовых острий пленок скандия и иттрия. При соблюдении режимов нанесения и термической обработки слоев этих металлов эмиссионные свойства покрытия воспроизводятся

с большой точностью. Покрытия из окисных комплексов скандия и иттрия снижают расхождение электронного пучка до 12-15°. Использование для эмиттеров вольфрамовой проволоки, ориентированной вдоль оси (100) поЭволит еще более сузить угол автоэмиссии. Исследование стабильности эмиссионных свойств эмиттеров, полученных предложенным способом, выявило, что при f() 10 мм рт. ст. ток автоэлектронной эмиссии

практически не меняется в течение часа.

Увеличение давления до 10 мм рт. ст вызывает .появление флуктуации автоэлектронного тока, которые полностью исчезают при подкале эмиттера до температуры выше 800-j-850°C. При подкале эмиссия остается стабильной в течение длительного времени.

Другим важным преимуществом способа (например, в сравнении со способом локализации лутем напыления пленок кремния на во.1ьфрам или окисления поверхности тугоплавкого металла Та, Мо Nb, W является уменьшение работы выхода эмиттируюш,его покрытия до 2,8 эв, что позволяет снизить рабочее напряжение при мерно в два раза. Высокая стабильность автоэлектронного тока с катодов, изготовленных предложенным способом, позволит использовать их в качестве

электронных источников в острофокусных ЭЛТ и растровых электронных микроскопах.

Предмет и з о i6 р е т е н и я

Способ изготовления автоэлектронных катодов с локализованной эмиссией путем нанесения на острие из тугоплавкого металла, например вольфрама, покрытия с меньшей работой выхода, отличаюш;ийся тем, что, с целью повышения стабильности эмиссионных свойств катода, .покрытие формируют из двухкомпонентной пленочной системы металл подруппы скандия - кислород, например, путем -прогрева пленки металла подгруппы скандия в присутствии кислорода при температуре 800-1800°С до установления минимального значения напряжения, необходимого для снятия требуемого тока.