Материал для эмиттера ионов щелочных металлов Советский патент 1983 года по МПК H01J27/26 H01J27/12 

(Л С

МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭМИТТЕРА ИОНОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ на основе твердых соединений,включающих ионообраэующий щелочной металл, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности и плотности ионнного тока, в качестве твердого соединения использован, пиролитический слоистый графит с интеркалированным между слоями щелочным металлом.

00 со

о

4i

to Изобретение относится к области те ; 1оэм11ссионных источников ионов и может быть использовано при разработке источников ионов масс-спектрометров и других электроэмиссионных приборов. Известны материалы для эмиттеров ионов щелочных металлов, представляющие собой так называемые открытые структуры d - Ay 3 f в которых ионы металла перемещаются по всему объему кристаллаС . Однако в силу низкой скорости диффузии ионов плотности ионного тока, получаемые с помощью известных эмиттеров, низки.. Ближайшим техническим решением к предлагаемому является материал для эмиттера ионов щелочных металлов на основе твердых соединений, включаюцнх йонообразующий щелочной металлf2 В качестве основы твердой структуры используются алюминосиликатные к силикатные соединения, обладающие структурой, подобной открытой С2, Замещение ионом в хремниевокислородном тетраэдре при образовании структур алюминосшшката создает нескрмпенсированный заряд кристаллической решетки. Для нейтрализации этого заряда необходимо присоединение положительного иона, который активно участвует в ионном обмене. Поэтому при реакции ионного обмена катионы располагаются также и между слоистыми пакетами внутри кристаллической фазы. Это обеспечивает большую подвижность и интенсиврость ионной проводимости и термоионной эмиссии. Недостатком известных материалов является отсутствие емкости эмиттируемого металла, а следовательно, и стабильности во времени при постоянной температуре источника. Целью изобретения является повышение стабильности и плотности ионного тока. Цель достигается тем, что в материале для эмиттера ионов на основе твердых соединений, включающих йонообразующий щелочной металл, твердое соединение представляет собой пиролитический слоистый графит с интеркалированным между слоями щелочным меТсШЛОМ. Известие, что графит при взаимодействии со щелочными металлами R1), ts , R образует слоистые соединения, в которых слои графита чередуются со слоями щелочных металлов в виде ионов. В отличие от известных слоистых (открытых Jструктур только система пиролитический графит - щелочной металл обладает емкостью по отбираемому во времени металлу. Это связано со скачкообразным переходом одной двухфазной реакции в другую при постоянной температуре графита. Расчетные и экспериментальные данные по емкости цезия и рубндия на 1 г графита для .различных двухфазных систем приведены в таблице. 3 89 Как видно из таблицы, система пиролитический графит - щелочной металл позволяет обеспечить значительный расход цезия при постоянной температуре без изменения потока эмиттируемьвс ионов щелочного металла. Для экспериментального обоснования предлагаемого источника ионов была исследована ионная эмиссия пиролитического графита, насыщенного парами рубидия до соединения Csib. Исследования проводились на массспектрометре МИ-1305, Синтезирован24ный на отдельном стенде образец поме щали в обезгаженный при 900°С танта- ловый испаритель. Таким образом данный материал для эмиттера ионов на основе пиролитического слоистого графита, интеркалированного ионами щелочных метсшлов/ обладает стабильностью ионного тока и может найти применение в различных областях техники. В эксперименте бьши достигнуты . .j . плотности ионного тока до 20 мА /см при стабильном поддержании тока в течение десятка часов