Спосіб отримання плівкових емісійних катодних вузлів

Спосіб отримання плівкових емісійних катодних вузлів, який включає триелектродне іонноплазмове напилення, який відрізняється тим, що його здійснюють за допомогою прискорювача ІОНІВ робочого газу розпиленням мозаїчних мішеней з металів 6 8-ої груп (W, Ni) і лужноземельних металів 2-ої групи (Ва, Са, Sr), утворюють у свіжонапиленому вигляді однорідний аморфний стан в плівкових сплавах, компоненти яких не змішуються між собою, а на заключній стадії напилення в одному вакуумному циклі проводять термічне осадження на аморфну емісійну поверхню захисного шару магнію і, при виході на робочий режим експлуатації в вакуумних умовах, напилену емісійну поверхню катодів відпалюють при температурах 900 1000К Винахід відноситься до області радюприладобудування, частково до створення перспективних високоемісійних плівкових пряморозжарювальних катодних вузлів в телевізійних кінескопах підвищеної ЧІТКОСТІ У способі» який обрано за аналог, до суміші бікарбонатних лужноземельних сполук, додають дуже дефіцитний і коштовний елемент скандій ( ~ Змас % ), який маючи більшу спорідненість до кисню, сприяє додатковому звільненню лужноземельних елементів від кисню і знаходженню їх у робочому вільному стані ( робоча температура 1073К, густина емісійного струму 0,1А/см2) при робочих температурах ~ 900К Перевагою оксидних катодів, що застосовуються у радіопромисловості, є порівняно низька робоча температура, великий строк їх експлуатації До недоліків цього способу слід віднести 1) неможливість одержання в звичайних умовах земного тяжіння перспективних однорідних емісійних сплавів із систем, компоненти яких не змішуються навіть у рідкому стані, 2) незадовільна адгезія лужноземельних металів до W-підкладки, що призводить у процесі технологічного виробництва до їх відшаровування від підкладки , 3) обмеженість у досягненні різноманітних та мініатюрних геометричних форм емісійних катодних вузлів, 4) неможливість застосування енергоекономічного прямого розжарювання катодних емісійних вузлів, 5) легке відшаровування емісійного покриття, якщо його густина перевищує 2мг/мм3, та заважене звільнення їх від газів при наступному технологічному тренуванні (1373К, ЗОхв) Задачею винаходу є розробка способу отримання безпідшарових високоадгезійних емісійних плівкових катодних вузлів прямого і непрямого розжарювання необхідних мініатюрних форм і розмірів із металічних систем, компоненти яких не змішуються навіть у рідкому стані Поставлена В методі 2, Фоменко В С Эмиссионные свойства материалов -К Наукова думка - 1981 -339 с ], який обрано за прототип,, проводиться нанесення металів і сплавів на емісійні керни непрямого накалу шляхом пульверизації суспензії бікарбонатних сполук лужноземельних елементів (Ва, Sr, Са )СОз на W-підкладку, розташовану на промислових емісійних Ni-кернах діаметром 3-4мм Дані ці бікарбонатні сполуки для переведення у робочий стан піддають в умовах високого ( -10 6 Па) вакууму нагріву на першому етапі до 900-1000К до утворення з них оксидів (Ва, Sr, Са) +С0г , набутому етапі - нагріву до 1000 - 1150К коли оксиди Ва ( Sr, Са) входять до реакції з підкладкою 6BaO+W = Ваз\Л/Об + ЗВа Отримані за цих умов у вільному со 00 48399 задача у заявленому способі вирішується отриманням плівкових емісійних катодних вузлів, який включає триелектродне іонно-плазмове напилення і відрізняється тим, що його здійснюють за допомогою прискорювача ІОНІВ робочого газу розпиленням мозаїчних мішеней з металів 6 8-ої груп (W, Ni) і лужноземельних металів 2-ої групи (Ва, Са, Sr ), утворюють у свіжонапиленому вигляді однорідний аморфний стан в плівкових сплавах, компоненти яких не змішуються між собою , а на заключній стадії напилення в одному вакуумному циклі проводять термічне осадження на аморфну емісійну поверхню захисного шару магнію і при виході на робочий режим експлуатації в вакуумних умовах напилену емісійну поверхню катодів відпалюють при температурах 900 1000К Завдяки заявленому способу в плівкових сплавах ( W-Ba, Ni-Ba ) з незмішуваними між собою компонентами у свіжонапиленому вигляді формується у широких концентраційних інтервалах (див таблицю), однорідний аморфний стан , далі після відпалу ( 900 1000К ) на поверхні напиленої плівки утворюється статистнчнорівномірио розташована мозаїчна система чергуючих мікрообластеи із різними електронною густиною і роботою виходу, до якихвходить тільки один сорт атомів (вольфрама або барія) Утворені області (W, Ni) з високою густиною емісійного струму електронів і високою роботою виходу (ер) стають ефективними донорами електронів, які з усіх сусідніх та внутрішніх боків стікають до мікрообластеи лужноземельних металів ( Ва, Sr, Са ), що характеризуються значно меншими значеннями роботи виходу (~ 1,4 еВ ) Заявлений спосіб забезпечує можливість електронам з областей з високою густиною електронів і великими значеннями роботи виходу покинути ці поверхні, шляхом подібного "тунелювання", маючи набагато меншу енергію для цього, ніж при звичайних умовах Це забезпечує сумарну високу густину емісійного струму мініатюрних плівкових емісійних катодних вузлів при відносно низьких температурах емісійної поверхні Нанесення в одному циклі термічним способом на заключній стадії іонно-плазмового напилення мозаїчної (W-Ba, Ni-Ba ) мішені захисного шару магнію на емісійну поверхню катодного вузла забезпечує можливість тривалого збереження цих вузлів в атмосферних звичайних умовах Звільнення поверхні катодного плівкого вузла від Мд-го шару проходить автоматично у процесі нагрівання і підготовки катодного вузла до робочого стану, оскільки магній має низький тиск насичених парів Запропонований спосіб забезпечує порівняно з існуючими наступні переваги а) можливість зміни у широких (до 50 ат % ) інтервалах складів плівкових емісійних сплавів, компоненти яких не змішуються в рідкому стані , б) різноманітні та мініатюрні ( до часток мм ) форми безпідшарових плівкових катодних вузлів в умовах використання при іонноплазмовому запиленні масок або фотолітографічної обробки напилених матеріалів , в) тривале збереження напилених емісійних вузлів , д) поліпшення та відновлення емісійних характеристик плівкових сплавів шляхом їх циклічної обробки * нагрів-охолодження *, г) можливість застосування прямого розжарювання електричним струмом емі сійної поверхні, є) розташування з підвищеною густиною на площині мініатюрних катодних плівкових точкових вузлів може сприяти створенню вдосконалених мультімедійних кінескопів Заявлений спосіб отримання плівкових катодних вузлів вміщує в себе 1) статистичнорівномірне розміщення ( мозаїчна мішень ) на поверхні розпилення 16 квадратів чистих елементів вольфрама ( нікеля ) та барія розміром 20 х 20х 5мм КІЛЬКІСНИЙ склад ( з точністю до 2 ат % ) отримуємо! плівки встановлюється з урахуванням індивідуальних коефіцієнтів розпилення елементів та відносною площиною, яку він займає, 2) процес розпилення мозаїчної мішені заявленим способом триелектродного іонно-плазмового напилення здійснюється із застосуванням прискорювача ІОНІВ робочого газу ( аргону ) [ 3, Башев В Ф , Доценко Ф Ф , Мирошниченко И С , Лозяной ВИ Устройство для получения аморфного сплава Авт свид №1817484, СССР], який представляє собою систему електростатичних лінз у вигляді бар'єрних копірок з нержавіючої сталі, які знаходяться під потенціалом анода, 3) за рахунок звуження ефективної площини поперечного перерізу під дією ЛІНІЙ еквіпотенційних поверхонь на заключній частині траєкторії руху ІОНІВ аргону кінетична енергія їх перед співвдаренням з поверхнею, що розпилюється, зростає майже у 5 разів Останнє призводить до ВІДПОВІДНОГО зростання кінетичної енергії розпилених атомів мозаїчної мішені з одночасною, завдяки дії електростатичних лінз, широкою дисперсією їх по напрямкам, енергіям і утворенню аморфного стану в напиленій ПЛІВЦІ з незмішуваних систем для катодного вузла, 4) на заключній стадії запилення одночасно з іонно-плазмовим запиленням проводиться і термічне розпилення магнію, який завдяки великій швидкості осадження повністю покриває напилену емісійну поверхню і тривало захищає и від окислення У процесі підготовки в вакуумному об'ємі вузла до роботи з утворенням чергуючихся областей із змінними роботою виходу і густиною емісійного струму проводиться термічна обробка його при 900 1000К, при якій магнієвий шар швидко випаровується і забезпечує оперативний вихід емісійного катодного вузла до робочого стану Таблиця ЕМІСІЙНІ властивості матеріалів, отриманих заявленим способом № 1 2 3 4 5 6 7 Склад, ат % W-47%Ba W~67%Ba W-15%Ba W-25%Ba Ni-41%Ba Ni-67%Ba W-94%Ba cp, eB 3 5 3,3 3,1 3,3 4,0 4,3 J, A / M ' 1320 ТрабД 800 550 600 570 300 300 1220 1370 1400 1380 1120 1270 1370 Примітки cp,J,T- ВІДПОВІДНО робота виходу електронів, густина емісійного струму, робоча температура В таблиці наведені експериментальні резуль 5 48399 6 тати Досліди 1,2,5 показують переваги заявленого у телевізійній промисловості катодних вузлів, але іонно-плазмового способу отримання плівкових забезпечують можливість їх подальшої мініатюріемісійних катодних вузлів з сплавів, компоненти в зацм, енерго-економічного застосування нового яких не змішуються у рідкому стані їх емісійні хаперспективного класу високоемісійних матеріалів рактеристики знаходяться на рівні використуємих на базі незмішуваних систем ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71