Фотокатод, який працює в ультрафіолетовій області спектра

Винахід стосується потужної електронної техніки, зокрема сильнострумових фотоелектронних гармат. Відомий фотокатод із срібла, на поверхню якого нанесено шар лужного або лужноземельного металу для зниження роботи виходу електрону та підвищення квантового виходу фотоемісії (фотокатод для електронної проекції зображення, ЕПВ (ЕР), заявка №0257528 МПК H01J9/12, 1/34, 37/30, H01L 21/31. Опубл. 88.03.02 №9; РИ ИСМ 1988. - В.128, №10. - С. 7). Недоліком такого фотокатоду є дуже малий термін служби, тому що в вакуумі при дії потужного ультрафіолетового випромінювання та іонному бомбардуванні шар лужного або лужноземельного металу швидко зникає. Найбільш близькім до фотокатоду, що заявляється, є фотокатод за авторським свідоцтвом №1758704А1 МПК H01J40/06, публ. Бюлл. №32, 30.08.92. Фотокатод виготовлено зі сплаву алюмінію з 0,01-0,025мас.ч. барію. Недоліком такого фотокатоду є невисокий квантовий вихід фотоемісії: для катода зі сплаву алюмінію з барієм він не перевищує 1,7·10-3ел./фот. при довжині хвилі світла 249нм. Задачею винаходу "Фотокатод, який працює в ультрафіолетовій області спектра" є підвищення квантового виходу фотоемісії сплавів алюмінію з барієм. Вирішення поставленої задачі досягається тим, що в сплав алюмінію з барієм додатково вводять літій, тобто шляхом одержання потрійного сплаву алюмінію з барієм та літієм. Хімічний склад сплаву (мас.%): алюміній - 95,04-97,4%, літій - 0,61-3,01%, барій - 1,95-1,99%. Підвищення квантового виходу фотоемісії алюмінію при легуванні його барієм обумовлено зменшенням роботи виходу електрона внаслідок формування на емітуючої поверхні двомірної субмоношарової структури з поляризованих атомів барію, продифундовавших з об'єму сплаву. Відновлення видалених з емітуючої поверхні атомів барію шляхом дифузії їх з об'єму сплаву забезпечує великій термін служби фотокатоду. При розчиненні в алюмінії літію підвищується густина електронних станів на рівні Фермі (В.Г. Ткаченко, А.И. Кондрашев и др. Электронная структура металлических сплавов с повышенным квантовым выходом фотоэмиссии // Доклады АН России. - 1999. - т. 367, №5. - С. 632-635). Це обумовлює підвищення квантового виходу фотоемісії сплаву алюмінію з барієм внаслідок введення в нього літію. Фотокатоди одержують механічною обробкою зливків, які виплавлені в печі з індукційним нагрівом (використовують алюміній, барій та літій з змістом основного металу (мас.%) відповідно - 99,99%, 99,99% та 99,9%). Квантовий вихід фотоемісії визначали при опроміненні катоду світлом з довжиною хвилі 249нм. Підсумки вимірів наведені в таблиці. Оптимальні властивості має фотокатод зі сплаву такого хімічного складу (мас.%): АI - 96,02%, Ва - 1,98%, Li - 2,00%. Його квантовий вихід фотоемісії є в 1,4 рази вищим порівняно з прототипом. Таблиця Квантовий вихід фотоемісії сплавів алюмінію з барієм та літієм Аl 97,90 97,40 96,02 95,04 93,07 98,00 Хімічний склад сплаву, мас.% Ва 2,00 1,99 1,98 1,95 1,91 Прототип 2,00 Li 0,10 0,61 2,00 3,01 5,02 Квантовий вихід фотоемісії, ел./фот. 1,8.10-3 2,0.10-3 2,4.10-3 2,1.10-3 1,9.10-3 0 1,7.10-3 Випробування катодів в фотоелектронній гарматі з імпульсним лазерним збудженням емісії показали, що вони стабільно забезпечують протягом десятків годин фотоемісійний струм густиною до 260А/см2 в умовах технічного вакууму. Приклад. 1. Шматки алюмінію масою 96,02г, барію 1,98г, літію 2,00г розмірами 3-5мм розміщують в алундовий тигель. Установлюють його в робочий простір індукційної печі (частота струму 400кГц). Робочий простір печі вакуумують до тиску залишкових газів 10-4Па. Напускають аргон до атмосферного тиску. Проводять повторне вакуумування та напуск аргону в робочу камеру. Підвищують температуру тигля з шматками АI, Ва, Li до температури 1120К зі швидкістю 100град./хв. Витримують розплав при цій температурі 15хв. та виливають в мідну ізложницю. Зі зливка алюмінієвого сплаву механічною обробкою виготовляють фотокатоди розмірами (8±0,1)х(5±0,1)х(0,5±0,1)мм. 2. Шматки алюмінію масою 95,04г, барію 1,95г, літію 3,01г розмірами 3-5мм розміщують в алундовий тигель. Технологія виплавки сплаву та виготовлення фотокатодів аналогічні п.1. 3. Шматки алюмінію масою 97,40г, барію 1,99г, літію 0,61г розмірами 3-5мм розміщують в алундовий тигель. Технологія виплавки сплаву та виготовлення фотокатодів аналогічні п.1. Винахід дозволяє значно підвищити потужність фотоелектронних гармат.