Материал термоэлектронного эмиттера Советский патент 1980 года по МПК H01J1/148 

(54) МАТЕРИАЛ ТЕРМОЭЛЕКТРОННОГО ЭМИТТЕРА

1

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для изготовления эффективных термоэлектронных эмиттеров СВЧ-приборов магнетронного типа.

Известны материалы термоэлектронных катодов, высокие эмиссионные свойства которых обусловлены использованием твердых растворов боридов щелочноземельных (ЩЗМ) и редкоземельных (РЗМ) металлов 1. Эти материалы не могут быть использованы в качестве катодов приборов магнетронного типа из-за малых значений коэффициента вторичной электронной эмиссии (КВЭЭ) 1, в то время как для работы приборов М-типа КВЭЭ желательно иметь 2.

Вторично-эмиссионные свойства катодов такого типа можно повысить, используя в качестве материала матрицы металлы, КВЭЭ которых лежит в интервале 1,6-1,8 (Re, Pt, Ir). Поскольку Pt и Ir - драгметаллы, наиболее предпочтительно применение рения.

Известны также катодные материалы на основе рения с добавками гексаборида лантана. Катоды из таких материалов обладают значениями работы выхода 2,7-2,8 эВ; величина КВЭЭ достигает лишь 1,95 2.

Однако такие, материалы имеют ограниченное применение.

Целью изобретения является повышение уровня термо- и вторичной эмиссии.

Sт,-- Для достижения указанной цели в металлическую матрицу из тугоплавкого металла рения вводят сложные устойчивые соединения - твердые растворы гексаборидов щелочноземельных металлов в гексабори10 дах редкоземельных металлов группы лантана в соотношении от 0,9:0,1 до 0,6:0,4 при содержании сложного гексаборида 0,4- 4 вес. %, например твердый раствор гексаборида бария в гексабориде лантана.

5

Материалы на основе рения, в состав которых вводились указанные выше твердые растворы гексаборидов La и Ба, обладают высокими и стабильными термо-и вторичноэмиссионными параметрами.

го

Плотность тока насьщения при различных температурах и значениях КВЭЭ для вышеу :азанных сплавов приведены в таблице.

(№;йас & за-аё йА й« б«й8б л:.,« iaiMAufe.,iu.«B. --. -sv...- 3734829

4

Из таблицы видно, что наилучшими термоэмиссионными свойствами обладают сплаBbf, в состав которых вводится сложный гексаборид с соотношением гексаборидов :ВаВб от 0,9:0,1 до 0,6:0,4.

На чертеже представлены значения КВЭЭ при различных температурах.

Из чертежа видно, что КВЭЭ сплавов с содержанием сложного гексаборида 0,5- 4 вес. % Таким образом, наилучшими эмиссионными свойствами в совокупности обладают сплавы, в которых, содержится 0,5-4 вес. % сложного гексаборида с соотношением LaB $: :ВаВб от 0,9:0,1 до 0,6:0,4.

Эмиссионные свойства предложенных материалов превышают аналогичные для сплаВОВ на основе рения с добавками гексаборида лантана.

Высокие и стабильные эмиссионные характеристики предлагаемых материалов обусловлены свойствами сложного металлоподобного соединения и процессом взаимодействия материала основы с активными добавками. Известно, что образование моноатомиой пленки, атомов РЗМ и ЩЗМ на поверхности тугоплавких металлов значительйо улучшает эмиссионные свойства такой системы. При нагреве предложенных материалов до рабочей температуры в процессе взаимодействия рения с гексаборидом и Ва образуются свободные атомы La и Ва, диффундирующие на поверхность и образующие моноатомную пленку сложного состава. Использование сложных гексаборидов указанных выше составов обеспечивает как оптимальную скорость взаимодействия матрицы с активным веществом и, следовательно, поступление атомов ЩЗМ и РЗМ на поверхность, так и оптимальный состав и струк туру пленки атомов на. поверхности, ответственной за высокие термо- и вторично-эмиссионные параметры материалов. Предлагаемый материал изготавливают следующим образом. Порошки бора, окисла РЗМ и карбоната ЩЗМ перемещйвают для равномерности распределения, затем прессуют в штабики при давлении 0,45-0,5 т/см2. Содержание окиси ЩЗМ в смесь вводится с 10-12 /о избытком. Щтабики подвергают термической обработке при 1900°С в течение 1 ч в вакууме не ниже 1 10 мм рт. ст., в результате которой образуются твердые растворы гексаборидов ЩЗМ в гексаборидах РЗМ. Гексаборид измельчают в порошок, используемый при изготовлении эмиттеров. Эмиттеры изготавливают обычными методами порошковой металлургии из шихты, представляющей смесь.рения и сложного гексаборида. Эмиттеры из предложенного материала стабильно работают в течение не менее 2000 ч. Формула изобретения Материал термоэлектронного эмиттера на основе тугоплавкого металла, например, рения, содержащий в виде активного вещества гексаборид редкоземельного металла группы лантана, отличающийся тем, что, с целью повышения уровня термо- и вторичной эмиссии, гексаборид редкоземельного металла введен в виде твердого раствора с гексаборидом щелочноземельного металла в соотношении от 0,9:0,1 до 0,6:0,4 при общем содержании сложного гексаборида 0,5- 4 вес. %. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 611260, кл. Н 01 J 1/14, 1975. 2.Кудинцева Г. А. и др. Электронная техника, серия Электроника СВЧ, 1,67, № 11, с. 73 «Эмиссионные свойства сложных эмиттеров на основе гексаборида лантана (прототип).