Способ очистки электродов электровакуумных приборов Советский патент 1981 года по МПК H01J9/38 

1

Изобретение относится к трхнологическому процессу производства электровакуумных приборов (ЭВП), в частности к процессу обезгаживгшия электродов ЭВП при их обработке на откачном посту.

Известен способ обезгаживания ЭВП на откачном посту, который в основном производится путем длительного прогрева электродов прибора и его o6ojTO4KH при высокой температуре (50б-600 С; и высоком вакууме IJ.

Однако длительный высокотемпературный прогрев электродов прибора в высоком вакууме для их обезгаживания недостаточно эффективен из-за игшичия на поверхности электродов ЭВП загрязнений, окисных и углеродосодержацих пленок, препятствующих выходу из электродов растворенных в них газов. Окисные пленки необходимо удалять с поверхности электродов ЭВП не только для увеличения скорости газовыделений из электродов ЭВП. Окислы некоторых конструкционных материалов электродов ЭВП при температурах обезгаживания имеют высокие скорости испарения. Испаряясь с поверхности электродов, окислы могут конденсироваться и диссоциировать на

поверхности изоляторов прибора, ухудшая при этом их диэлектрические характеристики.

Известна также в технологии откачкв ЭВП пролветка электродов в потоке водорода (для восстановления окислов до их испарения с поверхности электродов) при температурах обезгаживания в интервале давлений 100 Торр .f2J.

Однако применение просто промывки электродов потоком водорода в процессе обезгаживания ЭВП дает незначительнь эффект вследствие того,

15 что для большинства конструкционных материглов электродов ЭВП температуры восстгшовления и диссоциации окислов достаточно высоки и в конструкциях ЭВП трудно достижимы.

20

Наиболее близким к предлагаемому способу ионной очистки электродов ЭВП во время его обезггикивания иа ,откачном посту является способ возбуждения газового разряда в межэлек2Sтродных промежутках, где разряд возбуждают на частоте электромагнитного резонанса очищаемого межэлектродного пространства при давлении 2-3-10 Торр. Для удаления продуктов

30 очистки из внутреннего объема прибоpa рабочий газ в очищаемый прибор вводится и откачивается непрерывно 3

Однако ионная очистка электродов мало эффективна из-за отсутствия постоянного электрического поля в межэлектродном пространстве, образующем резонансную полость. Для разрушенияокисных, углеродосодержсидих пленок, а также для разрушения заусениц и острий на поверхности очищаемого электрода необходимо, чтобы энергия бомбардирующих ионов была близка по величине энергии катодного распыления (500 эВ), Кроме того, для данного способа характерно конструктивное усложнение ЭВП за счет специальных технологических СЕЧ вводов, необходимых для возбуждения и зажигания разряда на частоте электромагнитного резонанса очищаеьолх полостей, так как вакуумные или электронные каналы имеющиеся в ЭВП, могут оказаться запредельными для распространения необходимой для возбуждения разряда СВЧ энергии. Недостатком этого способа является также большое значение СВЧ мощности, необходимой для зажигания разряда в межэлектродном пространстве, так как напряженность электрического поля прямо пропорциональна корню квадратному из СВЧ мсяцНОСТИ (Е V-lTF) .

Цель изобретения - повышение эффективности ионной очистки поверхности электродов и ушучшение качества обезгаживания за счет десорбции внедрившихся в электроды нейтрализованных газов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки электродов ЭВП путем возбуждения га зового разряда в межэлектродных промежутках, к очищаемым электродам прикладывают постоянное напряжение, меньшее по величине напряжения горения сгмостоятельного разряда в напрлняющем ЭВП газе и возбуждают высоковольтным электроискровым осциллятором в межэлектродном пространстве, образованном очищаемым и смежным с ним электродалш, газовый разряд с удельной мощностью рассеяния на очищаемом электроде в 0,010,2 Вт/см,

При этом на очищаемый электрод иодгиот постоянное напряжение, которо определяет энергию бомбардирующих электродов ионов, и напряжение высоковольтного электроискрового осциллятора, которое обеспечивает принудительную ионизацию рабочего газа и дерорбцию внедрившихся в электрод нейтрализованных ионов.Величина удельной мощности рассеяния на очищаемом элвктрбде зависит от конструкции и физико-химических свойств его материалов и устанавливается экспериментал но. Для большинств-j кoнcтpyJ ций ЭВП

больших и мгшых мощностей) удельная мощность рассеяния лежит в интервале 0,01-0,2 Вт/см Я

Увеличение удельной мощности рассеяния до значений больше 0,2 Вт/ск нецелесообразно, так как при этом может происходить разогрев очищаемого электрода до температур, при которых возможно взаимодействие материалов электрода с продуктами очистки (повторные окисления и карбидизации очищенных поверхностей). Уменьшение удельной мощности рассеяния до значения меньше 0,01 Вт/см зг метно удлиняет продолжительность процесса очистки электродов.

На чертеже представлена блок-схема, поясняшхцсш предлагаемый способ ионной очистки в газовом разряде элетродов ВВП .в процессе обезггикивания его на откачнем, посту.

Схема содержит высоковольтный электроискровой осциллятор 1 (аппарат Тесла и 25 кВ, i 2/5 кГц) , от которого переменное напряжение поступает на обрабатываемый электрод через проходной конденсатор 2 и высоковольтный переключатель 3. К той же клемме высоковольтного переключателя 3 подклкгчен минус выпрямителя 4, напряжение которого определяет энергию бомбардирующих очищаемую поверхность ионов. Для з.ациты выпрямиг теля 4 от воздействия на него электроискрового высоковольтного осциллятора 1 между переключателем и выпрямителем 4 установлен фильтр, включгиощий низкочастотный дроссель 5 и утечку конденсатор 6. Пе еключател 7 и 8 служат для смены полярности на электродах обрабатываемого ЭВП н подачи на обрабатываемый электрод напржения от электроискрового осциллятора.

Ионная обра1ботка поверхности электродов ЭВП (очистка от загрязнений и распыление острий) в процессе его обезгаживания на отКачном посту реализуется следующим образом.

Установленный на откачном посту ЭВП откачивают до высокого вакуума . Торр, после чего включают натекатель рабочего газа (водород), поток которого устангшливают в вакуумной системе поста, а в приборе устанавливают давление порядка , включают выпрямитель и устанавливают необходимое рабочее напряжение, обеспечивающее эффективную ионную очистку электродов ЭВП. Затем высоковольтным электроискровым осциллятором зажигают разряд в межэлектродном пространстве Последг:ательно изменяя полярность на электродг1Х ЭВП, производят их обработку. Время очистки Кс1лздого электрода при удельной мощности рассеяния порядка 0,1 ВТ./СМ не превышает 1,5-2 мин. По окончании ионной обработки электродов ЭВП в газовом разряде, производимой при комнатной тем пературе, выключают выпрямитель и электроискровой осциллятор н, не включая натекатель,производят подъем тёмпературы прибора до температурм его обезгаживаиия (500-600с) и повторную ионную обработку электродов при температургис их обезгг1живания в течение 15-20 с при удельной MOtaности рассеяния порядка.0,1 Вт/см, после чего выключают осциллятор, выпрямитель и натекатель и вьщерживают ЭВП и его электроды при температурах их обезггияивания в течение 2-3 ч. Пр этом вакуум в конце высокотемператур ной выдержки не превышает 5-1СГТорр. Очистка электродов ЭВП по предлагаемому способу обеспечивает хорошую активировку катода, улучшает диэлектрические характеристики изоляторов и межэлектродных промежутков, снижает интенсивность высоковольтных пробоев в ЭВП, обеспечивает получение и сохранение высокого вакуума после трех- четырехчасовой высокотемператур ной вьщержки ЭВП в высоком выкууме (вместо обычных 20 ч). Формула изобретения Способ очистки электродов электровакуумных приборов путем возбуждения газового разряда в межэлектродных промежуткг1Х, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки поверхности электродов и улучшения качества обеэггикивания эа счет десорбции внедрившихся в электроды нейтргшизованных ионов, к очищаемым элeктpOJItaм прикладывают постоянное напряжение, меньшее по величине напряжения горения сгилостоятельного разряда в наполняющем ЭВП гаэе, и возбуждают высоковольтным электроискровым осциллятором в межэлектродном Промежутке, образованном очищаемым и смежными с ним электродами, газовый разряд с удельной мощностью рассеяния на очищаемом электроде в 0,010,2 Вт/см. Источники информгщии, принятые во внимание при экспертизе 1.Черепнин Н.в. Основы очистки, обезггисивания и откачки в вакуумной технике. Советское радио, 1967. 2.Оптимизация процессов обезгаживаиия малошумящих приборов СВЧ. Электронная техника, сер.1, 1976, I 6, с.87. 3.Авторское свидетельство СССР I 452879, кл. Н 01 J 9/38, 1976 (прототип).