Способ формирования эмиттирующей поверхности

пц 429479 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Ия К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУСовз Советских Социаиистицеских РеспубликГасударственный комитет Совета Министров СССР оо делам нзаоретений н открытийДата опубликовани писания 25.10.74(71) Заявите 54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЭМИТТИРУЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИпособа формирования ости большого радиуса хний предел последнеьфрама, не превышает Это обусловлено падеия радиуса во времени с увеличением радиуса Однако для такогоэмиттирующей поверхнхарактерно то, что вего, например, для во5 величин 0,7 - 0,8 мкм.нием скорости изменен(скорости затупления)по закону Иг су 3 20 Изобретение относится к способу формирования эмиттирующей поверхности автоэмиссионных катодов, используемых в таких электронных приборах и устройствах, где требуется эффективный импульсный источник электронов, характеризующийся как большими значениями полных токов, так и высокими рабочими напряжениями (порядка нескольких сот киловольт и выше), например для линейных ускорителей, импульсных рентгеновских трубок, разрядников, лазеров и т. д.Для повышения уровня полного тока с поверхности автоэмиссионного катода наряду с увеличением рабочего напряжения, а следовательно, с возрастанием энергии электронов в пучке стремятся получить радиус закругления эмиттируюшей поверхности автоэмиссионного катода порядка нескольких микрон. Известен способ формирования устойчивой эмиттирующей поверхности относительно большого радиуса (несколько тысяч ангстрем), основанный на нагреве эмиттера до высоких температур Т, при которых происходит активация процесса поверхностной миграции атомов вещества по собственной решетке (температура Т должна лежать в интервале значений /, Тпп(Т(/з Тпл (Тпп - темпе ратура плавления материала, из которого изготовлен катод). где скорость затупления радиуса верш Л ны автоэмиссионного катода;- радиус эмиттирующей поверхностиавтоэмиссионного катода;- коэффициент, в который входят величины, экспоненциально зависящие от энергии активации процесса поверхностной миграции и температуры. Таким образом, согласно экспериментальным данным, полученным в ряде работ, при нагреве эмиттирующей поверхности автоэмис сионного катода до температур, при которыхпроисходит активация процесса поверхностной миграции, не удается достичь радиуса закругления выше 0,8 мкм.Цель изобретения состоит в разработке та кого способа формирования эмиттирующейповерхности автоэмиссионного катода, который позволил бы получить радиусы закругления эмиттирующей поверхности более 0,8 мкм, т. е. того предела, который достигается в результате нагрева до высоких температур.Для этого на поверхности автоэмиссионного катода предварительно создают локальные микронарушения, например микровыступы, и затем подвергают катод высокотемпературнон му нагреву, активизирующему процесс поверхностной миграции атомов.Предлагаемый способ формирования эмиттирующей поверхности большого радиуса (0,8 мкм) состоит в понижении энергии активации процесса поверхностной миграции атомов по собственной решетке в результате уменьшения энергии связи атомов на предварительно разупорядоченной поверхности автоэмиссионного катода.В процессе осуществления способа для получения эмиттирующей поверхности авто- эмиссионного катода с радиусом более 0,8 мкм может быть использована, например,следующая технология (реализация способа рассмотрена для автоэмиссионных катодов, выполненных на основе вольфрама), Авто- эмиссионный катод нагревают до температуры 1800 - 2000 К в сильном электрическом поле Р, напряженность которого выбирают в зависимости от радиуса эмиттирующей поверхности и коэффициента поверхностного натяжения материала катода. Напряженность электрического поля Р у рабочей части поверхности катода с радиусом закругления г должна составлять величину, в несколько раз превышающую поле16 ц 1/2 где Р, - напряженность электрического поля, соответствующая условию равновесия на нагретой поверхности автоэмиссионного катода;/ - коэффициент поверхностного натяже- НИЯ.Например, на вольфрамовом катоде с радиусом г=0,6 мкм, поле РмЗ Ргде Р, = 1,5107 в/см. При этих условиях осуществляется процесс критической перестройки вершины автоэмиссионного катода, т. е. эмиттирующей поверхности, приводящей к образованию неупорядоченных нагромождений атомов 4(микровыступов, микроусов) в течение 20 - 30 сек. Таким образом достигают разупорядочивания в расположении атомов на поверхности, а следовательно, уменьшение энергии5 связи поверхностных атомов друг с другом ис нижележащими атомными слоями. Затем снимают электрическое поле и автоэмиссионный катод подвергают термическому сглаживанию, т. е. кратковременному прогреву при 10 высокой температуре Т, Например, дляТ=2200 К устойчивую, сглаженную форму эмиттирующей поверхности радиусом г= =1,2 мкм удается получить за 1=90 - 120 сек.15 Повторяя этот двухступенчатый цикл формовки и раз (в данном случае п=4) и учитывая изменение в г после цикла для удовлетворения условия РР удалось достичь следующего соотношения конечного радиуса 20 гк г/=0,8 мкм - предельному значению радиуса закругления эмиттирующей поверхности, получаемой при высокотемпературномгднагреве " =. 2.25Предмет изобретения1. Способ формирования эмиттирующей по верхности автоэмиссионных катодов электровакуумных приборов путем термического прогрева катода в вакууме, отличающийся тем, что, с целью увеличения радиуса закругления эмиттирующей поверхности, на ней З 5 предварительно создают локальные микронарушения, например микровыступы, после чего катод подвергают термическому прогреву и повторяют этот цикл несколько раз до получения предельного радиуса закругления эмит тирующей поверхности.2. Способ по п. 1, отличающийся тем,что локальные микронарушения на эмиттирующей поверхности создают путем нагрева катода до температуры, при которой происхо дит активация процесса поверхностной миграции атомов по собственной решетке материала катода, и одновременного приложения к катоду электрического поля, напряженность которого превышает напряженность поля, со ответствующую условию равновесия на нагретой до указанной температуры поверхности катода.Составитель Г. ЖуковаРедактор Т. Фадеева Техред 3. Тараненко Корректор М. ЛейзерманЗаказ 2788/16 Изд.920 Тираж 760 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2