Способ определения критической температуры острийного эмиттера

Способ определения критической температуры острийного эмиттера, имеющего проводящее покрытие, включающий возбуждение автоэлектронной эмиссии, получение эмиссионного изображения и автоэлектронного тока, отличающийся с тем, что, с целью повышения точности определения критической температуры острийного эмиттера, регистрацию автоэлектронного тока проводят при двух различных известных значениях температуры эммитера, при каждой температуре в эмиссионном изображении фиксируют появление ореола и измеряют соответствующее значение автоэлектронного тока, а величину критической температуры определяют по формуле

где Т₁, Т₂ задаваемые температуры эмиттера, К;
I₁, I₂ величины автоэлектронного тока при заданных температурах, соответствующие появлению ореола в эмиссионном изображении, А.

Изобретение относится к электронной технике и предназначено для измерения критической температуры вершин острийных тугоплавких эмиттеров, имеющих проводящее покрытие и работающих в режиме автоэлектронной эмиссии.
Целью изобретения является повышение точности определения температуры (критической) острийного эмиттера, выполненного из тугоплавкого материала и имеющего проводящее покрытие.
Cущность способа основана на обнаруженной закономерности появления яркого ореола на эмиссионном изображении при изменении фазового состояния покрытия эмиттера. Пусть, в импульсном режиме или стационарном режиме при исходной температуре эмиттера Т₁ его вершины, покрытой слоем более легкоплавкого материала, ореол на эмиссионном изображении появляется при токе автоэмиссии I₁, а при другой исходной температуре T₂ при токе I₂.
Появление колец соответствует переходу вещества из твердой в жидкую фазу за счет дополнительного джоулева разогрева протекающим автоэлектронным током. Тогда температуру жидкой фазы, т.е. температуру плавления тонкой пленки Т_пл, можно определить, решая следующую систему уравнений:

где R, c, m сопротивление, удельная теплоемкость и масса покрытия; _и длительность отбора автоэлектронного тока; ₁ и ₂ - изменение температуры покрытия вследствие его нагрева.
Разделив (1) на (3), а (2)на (4), сведем систему (1)-(4) к двум уравнениям:
I²₁/I²₂ = ₁/ T₂, (T₁+ T₁)/(T₂+ T₂)=1, из которых с учетом выражения (2) получим:
T_пл= [(I₁/I₂)²T₂-T₁]/[(I₁/I₂)²-1] (5)
Полученная величина есть критическая температура острийного эмиттера.
Способ осуществляют следующим образом.
При регистрации эмиссионной картины используют проектор Мюллера. Устанавливают на первом шаге исходную температуру острия, подают на него напряжение, возбуждают автоэлектронную эмиссию, регистрируют эмиссионное изображение и при появлении в нем яркого ореола регистрируют соответствующее значение автоэлектронного тока. Затем выключают нагрев и производят измерения на втором шаге с той же последовательностью действий, что и на первом. После окончания измерений производят расчет по формуле (5).
Пример осуществления способа.
Предлагаемый способ был реализован при определении критической температуры вольфрамового острийного эмиттера, имеющего монослойное покрытие тория (порядка толщины монослоя). В импульсном режиме при длительности импульса на первом шаге подогрели эмиттер до T₁=1000 K и установили, что на регистрируемом эмиссионном изображении ореол появился при величине автоэлектронного тока I₁=0,7 мА. После измерений выключили нагрев. Опустили температуру эмиттера до Т₂=300 K и вновь, пропуская ток, возбудили режим автоэлектронной эмиссии, причем кольцо на эмиссионном изображении появилось вновь при I₂= 1,25 мА. Подставив численные значения в формулу (5), получили, что Т_пл=1320 K.
Известно (Броудай И. Мерей Дж. Физические основы микротехнологии. Пер. с англ. М. Мир, 1985), что для пленок теоретическое значение температуры плавления Т_теор составляет 2/3 Т_об температура плавления объемного материала. Для тория Т_об=2023 K, тогда T_теор=1350 K. Следовательно, измеренное значение критической температуры по Т_пл совпадает с Т_теор с точностью около 2% что подтверждает реализуемость предлагаемого способа.
Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в упрощении измерений и повышении их точности. Предлагаемый способ может быть применен для контроля острийных эмиттеров из любых тугоплавких материалов с проводящими покрытиями. Способ не требует применения специального оборудования и дополнительных приемов по сравнению с прототипом, точность которого в определении температуры эмиттера составляет 30% он обеспечивает лучшую точность измерений.
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в устройствах с острийными эмиттерами. Цель изобретения - повышение точности определения критической температуры острийного эмиттера, имеющего проводящее покрытие. Острийный тугоплавкий эмиттер подогревают до известной температуры Т₁, возбуждают автоэлектронную эмиссию, регистрируют автоэлектронный ток и эмиссионное изображение и фиксируют величину автоэлектронного тока I₁, при которой появляется ореол в эмиссионном изображении. Затем такие измерения проводят при другом значении температуры Т₂ эмиттера. Критическую температуру острийного эмиттера устанавливают по температуре плавления пленочного покрытия, рассчитываемой по величинам I₁, I₂, T₁, T₂. Точность определения величины приблизительно 2-3%.