Термокатод для электронных устройств

СОЮЗ СОЕЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 376823 51 ННЬФ НОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРСО ДЕЛ ОБРЕТЕНИЕЛЬСТИУ ИСАН(57)ровнозевая копаемыхический ин огино огайл 6 Кот Р,Б Башлыко Каштанов А.И нты и соедине еталлургия,собо ик .П зл к. Гелиакаров тугоплавкие Справочник,с. 180. Кудинцев сионные катя.9,Термоэ ергия,Г,А. и дры, К-Л.: с 968 309. РОННЫХ У 54) ТЕРКОКАТОДОЙСТВ ЛГ ВТОРСНОМУ Св С 146) 30,06,93, Бюл. Р(71) Институт горючихи Всесоюзный электротеститут им. В.И,Ленина(ТЭ)боковся кона коты ТЭнекиореплежа 4роднонож 4одинтение зобретение относится к электтехнике и может быть нспольв электронных системах, трс-. высоких плотностей тока эмисермокатод для электронных устсодержит торцовый эмиттер из гексаборида лантана, н й поверхности которого иместьцевой паз 3, глубина и пшрпорого составляет 5-157 от высо, керн 2 из графита, уплото ннроуглеродом, в котором закТЭ 1 с помощью кольцевого ноз композиционного углерод-углео материала, причем кольцевой и керн 2 монолитно связаны другим пироуглеродом. Изобре- / повышает срок службы термокато- че Г го механическую и электрическую Сть 1 зпф лыу 1 ил11 зобрстение относится к электронной тс.хинкеа илсеииО к тс 1 рмо злсиссгОииым катс)дам, и чсоже "Г быт 1 ь ис воньзо 11 аио в эгегстроииых системах5 требующих высоких плотностей тока эмиссии.Пельш изобретения является новьг" шеиие срока службы катода и его механической и электрической прочности. 10Изобретение поясняется чертежом,Устройство содержит торцовый эмиттериэ гексаборида лантана, граФитовый керн 2, кольцевой паз 3 в змп гтере, кольцевой иож 4 . 15Эмиттер 1 из гексаборида лаитана гга боковой поверхности содержит кольцевой иаэ 3, глубина и ширина которого с.ос.танляют 5-157 от высоты эмиттера, кери 2 катода (матрица для мо аич 11 ых катодов) изготовлен иэ графита, уплотненного пироуглеродом, а закрепление эмиттера в керие (матрице) осуществлено с помощью кольцевого иснка 4 иэ комгтозиционного углерод-уг лсродиого материала, вхсгдящего в кольцевой паэ 3. причем эмиттер 1, кс 1 отьцевой нок 4 и керн 2 (матрица)л 1 онс)литио связаны дрчГ с другом пи роугои родом. В частности, кольцевой 30 иож может быть изготов.пен из угперодного жгута, объемно уплотненного пи- РОУгг 1 ЕРОДОМ.Уплотнение графига пироуглеродом поньнпает абсолютн 11 е значения прочнос ти графита, при этом сохраняется тенденция роста прочности с температурой, Использование пироуплотненного графита расширяет возможности механической обработки керна, например, при изготовлении мозаичгп.гх катодов.Кроме того пироуплотненный графит обладает повышеигсыми ИО сравнению с неуплотненным графитом антиэмиссионными свойствами, что существенно при 45 изготовлении матриц мозаичных катодов, Учитываячто коэффициенты термического расширения графита и гексаборида лантана близки, в катоде не воэникгпот термоупругие деформации, которые характерны для катодов с металлическими корпусами. При рабочих температурах (1700 С) пироуплотненный графит практически ие взаимодействует с гексаборидом лантана. Соединение эмиттера с кеРном (матрицей) осуществляется с помощью кольцевого ножа, входящего в паз эмиттера. Глубина и ширина паза составляет 5-157. От нысоть 1 эмиттера, Более широкий паэможет вызвать появление сколов накраях эмиттср 11, а более узкий не обеспе игт падежного механического контакта эмиттера с керном катода. Кольцевой иож изготавливается иэ композиционного углерод-углеродного материала, так как этот материал химически пассивен к 1,аРг, и имеет Коэффициент термического расширения (КТР),согласоваьи 1 ый с КТР эмиттера и керна,а технология его изготовления проста.Термокатод получают следующимобразолс,На боковой поверхности эмиттераиз гексаборида лантана прорезаюткольцевой паэ, глубина и ширина которого составляют 5-157. от высотыэмиттера, паэ заполняют углеграфитовым материалом, В качестве последнего мажет быть использован углеграфитовый жгут из волокна марки"Урал-Т", иПАНИ и др такоц же жгут,но пропитанный карбонизирующимся свя"зующим (фенолформальдегидные смолы,форполимеры и др.), карбонизирующееся связующее с углеродным наполнителем (углеродные волокна, поровкообраэный графит). Эмиттер с заполненнымпазом вставляют в отверстие керна(матрицы), изготовленного из графита, например марки АРВ или МЛГ, ипомещают в реактор для термохимической обработки. В случае применениясвязующего предварительно осуществляют карбониэацию со скоростью подъема температуры 2-15 град/мин, про"цесс карббиизации ведется при температуре 1000-1200 оС. Далее в реактореосуществляется процесс осаждения пироуглерода.,из газовой фазы (пироуплотнение). Этот процесс ведется втоке углеродсодержащего газа, напри"мер метана, при давлении 10"30 мм рт. ст.и температуре 900-1000 С в течение50-100 ч. В этих условиях происходизобъемное уплотнение графитового керна (матриць 1), формирование композиционного кольцевого ножа, а также монолитное соединение всех деталей катода.Пример.Были изготовлены и про 1 пли испытания катод с диаметром эмиттера 30 мми высотой 3 мм и моза 1 гчгсьгй катод вниде графитовой матрицы диаметром75 мм, на которой были размещены 32эмиттера диаметром 9 мм и высотой131682 ( Составитель Г.КудинцеваТехред И,Дидык Корректор С.ШекмаР Редактор Т,Куркова Тираж Подписное ИНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Заказ 2828 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 3 3 мм, Ътектроискровым методом на боковой поверхности эмиттерон делался кольцевой паз шириной и глубиной 0,3 мм, что составляет 107 от высоты эмиттера. В качестве материала ножа использовалась полифиламентная нить марки "У 11 ал-Т", полученная на основе гидратцеллюлоэы, диаметром О, 1- 0,15 мм, В паз закладывалась нить (2-3 витка), а эмиттер вставлялся в отверстие корпуса (матрицы), изготовленного из графита марки АРВ, Заполнение порогового пространства графита и нити осуществлялось в токе метана при давлении 20 мм рт,ст. и температуре 1050 С в течение 100 ч, По окончании реакции поверхность эмиттеров очищалась от пленки пироуглерода шлифовкой. Катоды прошли испытания, включающие термЬциклирование и снятие эмиссионных характеристик.Проведенные испытания показали существенные преимущества предлагаемого катода по сравнению с известным в части ресурса и механической прочности. Ф о р м у л а н 3 О 6 р е т ен ч 1, Термоклтод для электронных уст" 5ройств, включающий торцонь 41 эщф втериэ гексаборида лантана и кар нз углеродного материала, о т л н ч д ющ и й с я тем, что, с целью увеличения срока службы катода, его механической и электрической прочности,на боковой поверхности эмиттера выполнен кольцевой паз, глубина и ширина которого составляет 5-157 от высо. ты эмиттера, в качестве материалакернаиспользован графит, уплотненный пироуглеродом, а эмиттер закреплен в керне кольцевым ножом из композиционного углерод-углеродного материала, причем эмиттер, кольцевой 20 нож и керн монолитно соединены одинс другим пироуглеродом. 2. Термокатод по п.1, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что кольцевой нож выполнен из жгута углеродной полифиламентной нити, объемно-уплотненной пироуглеродом.