Материал катода для электронных приборов

Союз Советских Социалистических Республик(31) 142 арственныи к СССР делам изобре и открытий,),ата 8.7 икования описан ИностранцыЧарли Буксбаум (ЧССР) и(Австрия) 2) Авторы изобрете от Гессингер ностранная фирмаЦ АГ Браун, Бовери ун(Швейцария) 1) Заявитель 54) МАТЕРИАЛ КАТОДА ДЛЯ ЭЛЕКТРОНПРИБОРОВ льб м иляется по эмиссии и.Изобретение относится к области электронной техники, в частности к компонентам электровакуумных приборов. Известен материал для изготовления катодов, содержащий в качественосителя тугоплавкий металл и окисьтория в качестве активной добавки11, Эти катоды имеют высокую рабочую температуру, в связи с чемиспользуются исключительно как вторичноэмиссионные.Известен также материал катодадля электронных приборов, содержащий тугоплавкий металл в качественосителя, окисел редкоземельногоеталла в качестве активной добавкии восстановитель 2). Катоды, выполненные иэ этого материала, непозволяют повысить плотность токаэмиссии при одновременном увеличениисрока службы.Целью изобретения яввышение плотности токадолговечности катода.Для этого в предлагаемый катодный материал введен дополнительно,по крайней мере, один из металловпалладий, платина, родий, рутенийв количестве 0,01-:5 вес.Ъ,Материал катода может отличаться тем, что содержание дополнитено введенного металла составляет0,01-0,75 вес.Ъ, а содержание окис ла редкоземельного металла составляет от 0,2-15 вес.ЪМатериал катода может отличаться тем, чтосодержание одного из допонительно введенных металлов находит ся в пределах от 0,25 до 0,6 вес.Ъ,а окиси редкоземельного металла -в количестве не более 3 вес.Ъ. Металлы: палладий, платина, родий, рутений содержатся в диспергированномвиде в носителе.Материал катода может содержатьодин из металлов: палладий, платну, родий, рутений преимущественново внешней зоне катода.20 Положительный эффект при выполнении катода из предложенного материала достигается за счет того, чтометаллы-палладий,платина, родий, рутений-ускоряют межкристаллитную 25 диффузию. Благодаря этому эмиссиякатода долгое время остается стабильной в условиях эксплуатации,Кроме того, положительный эФфект может определяться дополнительным ка талитическим воздействием металлов:50 палладия, платины, родия и рутенияпри восстановлении окислов редкоземельных элементов .В качестве активной добавки предпочтительно использовать окислыиттрия и лантана.Ввод одного илинескольких способствующих диффузииметаллов, таких как палладий, платина, родий и рутений в систему катодов с карбидом металла носителя вкачестве восстановителя позволяетполучить катоды со сниженной мощностью накала и высокой эмиссией,Изобретение поясняется примерами исполнения и результатами опы"тон,П р и м е р 1. 98 вес. молибденового порошка (зернистость поФишеру 1,2 ммк) смешивается с 2 вес.окиси лантана (4 а Оз), которая.прессуется на изостатическом поессев цилиндрической резиновой формепод давлением 3000 бар для получения заготовки, Затем, на второйоперации заготовка предварительновосстанавливается н проточном водороде при температуре 1000 С в течение 12 час, для удаления кислородаиз молибдейа. Йа третьей операциизаготовка индуктивно нагреваетсяпри 1700 С в течение одного часав вакуумной печи, заполненной водородом и спекается до плотности, составляющей 98теоретической плотности, Из спеченной болванки на четвертой операции отрезаются электроискровым методом пластинки размером5.1 с 12 мм,1 ,поверхность которыхполируется, На последующей шестойоперации, на отрезанные пластинкинаносится в гальванической ваннепокоытие из пластины,в качестве средства ускоряющего диффузного, толщинапокрытия составляет 1-10 ммк. Снабженная этим покрытием пластинка подвергается на седьмой операции диффузионному накаливанию в вакууме илизащитной атмосфере в течение нескольких минут при температуре около,1300 С. Затем во время восьмой оперыщи пластинка подвергается карбидировайию. Пластинка в течение 10 минут подвергается воздействию смесибензола с водородом при температуре. 1700 С, благодаря чему между слоемоплатины с одной стороны и сердечникомиз молибдена и окиси лантана с другойстороны, образуется слой карбидамолибдена (Мо 2 С).1П р и м е р 2. Поступают так же,как и в примере 1, но восьмая операция (карбидирование бензолом иводородом) производится перед шестойфоперацией, т,е. перед покрытиемплатиной. 10 15 20 25 30 35 40 5 55 б 0 б 5 П р и м е р 3. Молибденовый порошок с 2 вес. окиси лантанаао 9) смешивается с 0,5 вес, платийовой черни с зернистостью от 0,5 мкм. На первой операции смесь изостатически прессуется под давлением 3000 бар для получения заготовки. На второй операции заготовкаподвергается восстановлению н течение пяти часон при температурен 1000 С н проточном, водороде.После этого заготовка спекается втечение одного часа при температуре 1000 С, причем достигается 99,8теоретической плотности. Из спеченной болванки, на четвертой операции,вырезается электроискровьщ методомпластинка размером 51 12 мм. Напятой операции пластинка карбидируется н течение 10 минут в смесибенэола с водородом при температуре 1700 С,П р и м е р 4. Порошок тантала высокой чистоты с зернистостью1 ммк смешивается.с 2 вес. порошка окиси иттрия зернистостью 0,2 ммк,а затем на первой операции изостатически прессуется в холодном состоянии под давлением 3000 бар для1получениязаготовки. На второй операции для получения из заготовки спеченной болванки, ее спекают в течение часа в вакууме при температурео2300 С. При этом достигается плотность, составляющая 89 теоретической плотности. На третьей операциииз этой болванки вырезают методомэлектроэроэии пластинку Размером51 ф 12 мм, На четвертой операциипластинку карбидируют в смеси бензола с аргоном в течение 15 минутпри температуре 1700 С, При этомна поверхности пластинки образуется слой карбида тантала, Йа пятойоперации на поверхность пластинкигальванически наносится слой палладия толищной 10 ммк. На следующей шестой операции пластинка отжигается в вакууме в течение. двухчасов при температуре 1600 С, причем палладий диффундирует в танталисследовалось значение размещения соединения, образующего монослойи средства, ускоряющего диффузиювнутри носителя или на носителе.Были исследованы следующие варианты.Сначала на поверхности носителя изтугопланкого металла получают зону, содержащую соединение, образующее монослой, в некоторых случаях с добавлением восстановителя, После этого наносят, в виденаружной зоны, средство, усиливающее(вызывающее) диффузию, Хотя последнее, тем самым, н первую очередь,получается в наружном слое, онопроявляет свое специфическое влияниена большей или меньшей глубине, благодаря чему требуется проникновение6806 Формула изобретения 1 О 40 Составитель Г.КудинцеваРедактор Н.Каменская Техред Э,Чужих Корректор Т.Скворцова Заказ 4665/59 Тираж 923 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д,4/5Филиал ППП Патент, г,ужгород, ул.Проектная,4 5средства, ускоряющего диффузию иболее глубокие эоны катода. Это можетбыть достигнуто описанным в примере 1 диффузионным обжигом (накаливанием) при изготовлении катода,В другом варианте на наружнойповерхности носителя получают зону 5средства, ускоряющего диффузию, накоторой располагают соединение, об"разующее монослой, что обеспечиваетрасположение средства, ускоряющегодиффузию н промежуточной зоне.Обычно требуется проникновение ускоряющего диффузию средства в зонусоединения, образующего монослой. Вобоих упомянутых выше случаях слой,содержащий ускоряющее диффузию средств 15но, представляет собой форму дляхранения соответствующего количества, необходимого для компенсациипотерь, происходящих при испарениино время работы.20В третьем варианте средство дляускорения диффузии диспергируетсяв носителе, а соединение, образующее монослой, располагается, предпочтительно в наружной зоне,В.четвертом варианте соединение,образующее монослой, диспергируется в носителе, а средство, ускоряющее диффузию,предпочтительно, располагается н наружной зоне. Оба этихварианта, особенно последний, имеютпреимущества в изготовлении, однакодиффузионный обжиг обычно требуетсяв обоих укаэанных вариантах.В пятом варианте, как активатор,так и мобилизатор диспергируется 35н носителе. Это исполнение, с точкизрения обработки материала, следуетсчитать оптимальным.С точки зрения количественногосостава катода, определены приведенные ниже, наиболее благоприятныепределы содержания основных компонентов: соединение, образующеемонослой от 0,05 до 10 вес.Ъусредство, ускоряющее диффузию, - от 450,01 до 5 вес,Ъ.Оптимальные величины, с точкизрения плотности тока эмиссии,электронов, срока службы и техноло 706гичности переработки материала катода н проволоку будут следующими: химическое соединение активатора от 0,5 до 3 нес,%; мобилиэатор - от 0,3 до 0,6 вес.Ъ. 1. Материал катода для электронных приборов, содержащий тугопланкийметалл в качестве носителя, окиселредкоземельного металла в качестнеактивной добавки и восстаиовитель,отличающийся тем, что,с целью повышения плотности тока,эмиссии и долговечности катода, внего введен дополнительно, по крайней мере, один иэ металлов - палладий, платина, родий, рутений - вколичестве 0,01-,5 нес.Ъ,2. Материал по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что содержаниедопблнительно введенного металласоставляет 0,01-0,75 нес.Ъ, а содержание окисла редкоземельного металла составляет 0,2-15 вес.В.3. Материал по п,2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что содержитодин из дополнительно введенных металлов в количестве 0,25-0,6 вес.%,а окиси редкоземельного металла -в количестве не более 3 вес,В.4. Материал по пп.1-3,. о т л ич а ю щ и й с я тем, что содержитодин иэ дополнительно введенныхметаллов в диспергиронанном нидев носителе.5. Материал по пп.1-3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что содержитодин иэ дополнительно введенныхметаллов преимущественно но ннешнейзоне катода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Оксидный катод под ред, Б.Н.Царева, М НИЛ, 1957, с,433- 438.2. Кудинцева Г,А, и др. Термоэлектронные катоды. Энергия, М,-Л. 1966, с,281.