Спосіб виготовлення плівкового поглинача нвч-енергії

и v у * ЛО ДЛЯ СЛУЖЕБНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКЗ. № СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК (В) SIL, 1120866 А 3(51) Н 01 J 23/30 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3543411/18-21 (22) 19.01,83 (72) В.У. Горбатюк, П.Г. Ратнер я Н.Г, Твердохлеб (53) 621.385.632.12(088.8) (56) 1. Патент США № 3544832, кл. 315-3,5, опубл. OJ.12.7O. 2. Авторское свидетельство СССР № 679007, кл. Н 01 J 23/30, заявл. 26.01.77 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛЕНОЧНОГО ПОГЛОТИТЕЛЯ СВЧ-ЭНЕРГИИ, включающий вакуумное напыление на подложку пленки ниобия и ее последующий стабилизирующий отжиг, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью тювышения производительности и расширения диапазона его рабочих температур, стабилизирующий отжиг ведут на воздухе при давлении (0,75-І ,25 ) х 4 0 Па и в интервале температур 450-500 К. 1 11 20866 2 Изобретение относится к области менения параметров поглотителя СВЧэлектронных приборов СВЧ, в частносэнергии (поверхностного сопротивления ти к способам изготовления поглотиниобиевого покрытия, затухания и телей СВЧ-энергии в лампах бегущей т.д.) при технологических нагревах волны (ЛБВ). 5 в процессе изготовления лампы. Однако В лампах бегущей волны для подавпрактика показала,что стабилизирующий ления самовозбуждения применяют поотжиг дает определенный эффект при глотитель СВЧ-знергии, расположенусловии, если режимы технологически^ ный в средней части замедляющей сиснагревов и прежде всего вакуум будут темы (ЭС). В спиральных ЛБВ наиболее '" близкими к режиму стабилизирующего широкое распространение получил лоотжига, например различие в величинах кальный поверхностный поглотитель, давления не более полпорядка. Но и наносимый обычно на элементы ЗС при этом в интервале температур тех(оболочку, опорные диэлектрические нологических нагревов 900-1200 К уход Ї5 поверхностного сопротивления достистержни, поддерживающие спираль). Известен способ изготовления погает 30%. Соответственно изменяется верхностного поглотителя СВЧ-энерзатухание поглотителя, которое завигии, согласно которому на диэлектрисит от величины поверхностного сопроческую подложку методом вакуумного тивления. При повышении давления на распыления наносят слой поглотителя 1,5-2 порядка и сохранении той же (никеля, титана, хрома, родия, платемпературы изменение сопротивления тины и др.) [IJ. достигает 100-200%. Для этого внутрь оболочки вводят При температурах до 700-800 К из1 никелированную либо покрытую другим менение вакуума на один-полторапоряд25 ка на параметры поглотителя сущестметаллом проволоку из вольфрама, которую пропусканием электрического венного влияния не оказывает. То есть тока нагревают в вакууме до полного практически температура 700-800 К явиспарения никеля. ляется верхней границей рабочего инОднако данный способ непригоден тервала температур поглотителя. Это 30 накладывает ограничение на использопри изготовлении поглотителей со сложной формой распределения сопрование поглотителя в паяных или свар- ' тивления по длине. ных замедляющих системах, применяемых в мощных ЛБВ, т.к. технология изгоНаиболее близким техническим ретовления таких систем требует нагрешением к изобретению является поглотитель из тугоплавкого металла • 5 ва до температур свыше 1100 К. 3 'ниобия, изготовление которого включаЦелью изобретения является повышеет электронно-лучевое вакуумное нание производительности и расширение пыление на подложку слоя ниобия и диапазона его рабочих температур. стабилизирующий отжиг поглощающего 40 Цель достигается тем, что по покрытия [2J. предлагаемому способу изготовления По этому способу испарение ниобия пленочного поглотителя СВЧ-энергии, проводят при температуре подложки включающему вакуумное напыление на не ниже 1200 К. В качестве подложки подложку пленки ниобия и ее последуюслужат опорные диэлектрические стержще щей стабилизирующий отжиг, стабилизини, поддерживающие спираль. Стабилирующий* отжиг ведут на воздухе при зирующий отжиг осуществляют при темдавлении (0,75-1,25)*1О* Па и винтерпературе не менее 1500 К. вале температур 450-500 К. Положительный эффект по предложенОднако ниобий в нагретом состоянии _- ному способу достигается тем, что активно взаимодействует с кислоропри отжиге в окислительной среде на дом и другими газами. Поэтому необповерхности ниобия по достижении укаходимо в процессе отжига поддержизанцой температуры образуется пленка вать в рабочем объеме вакуум не хуже моноокиси ниобия (NbO), обладающей 5*10 Па. Технологическая операция отжига по указанным режимам трудоем- ,_ наиболее стабильными свойствами по сравнению с другими окислами ниобия. ка. Она занимает 10-15 ч рабочего Она надежно защищает металл от современи. прикосновения с газами и от дальнейСтабилизирующий отжиг ниобиевой шего его окисления при хранении на пленки необходим для уменьшения из 4 ±25 К. Опорные .стержни имели длину воздухе и технологических нагревах 100-150 мм и высоту 1-2 мм. Ниобий в вакууме. При температуре ниже 450напыляли на меньшее основание трапе420 К окисление ниобия к образовации в течение 10 мин со скоростью нию моноокиси не приводит. Окисление 5 25 нм/с. Стабилизирующий отжиг пропри температурах более высоких, чем водили в установке напыления беэ 500 К может давать моноокись ниобия, переустановки в вакуумную печь, кооднако это приводит к ускоренному торая была необходима по известному износу оборудования. способу. Для проведения отжига темпеПри окислении имеет значение коW ратуру стержней после завершения проличество кислорода, поступающего к цесса распыления ниобия снижали до металлу. Количество кислорода опре475+25 К, напускали в рабочую камеру деляется как подложкой, которая повоздух до давления (I±0,25)'10 Па глощает кислород, так и давлением и давали выдержку в течение 10±2 мин. кислорода (или воздуха) в рабочей 15 Экономия рабочего времени при изгозоне. Недостаток кислорода приводит товлении поглотителя по предложенному к наличию в составе окисной пленки способу составляет около 10 ч на одчистого металла, что снижает ее 1 ну загрузку (до 20 штук стержней)/ стабильность. Экспериментально покаИспытания поглотителя показали, зано, что для применяемых в качест20 что после нагрева в вакууме 10" ве опорных керамических стержней 3 -5-Ю Па до температуры 1300 К его материалов (окись бериллия, окись поверхностное сопротивление не измеалюминия) достаточное для полного няется более чем на 10% в отличие от окисления поверхностного слоя ниобия известного способа, где изменение давление воздуха составляет (0,725 составляло 50-100% при вакууме . 0,75)*10 Па. Увеличение давления 10" 2 Па-5*1О"3 Па. Срок хранения в свыше (l-l,25)-10 Па нецелесообразвакууме практически не ограничен. но, т.к. это не дает дальнейшего Таким образом, предложенный способ улучшения качества окисной пленки, изготовления пленочного поглотителя но требует усовершенствования оборудования для отжига, которое не рас- 30 СБЧ-энергии обладает по сравнению со способом, описанным в прототипе, считано на повышенные рабочие давлеследующими преимуществами: ния. позволяет сократить технологичесЗамена вакуума на окислительную кий цикл изготовления поглотителя среду, в частности воздух, и снижение температуры стабилизирующего от- 1 35 на 60-80%, что снижает затраты на изготовление ЛБВ; жига с 1500 до 450-500 К позволяют расширяет более чем в 2 раза диасократить технологический цикл изгопазон допустимых температур нагрева товления поглотителя на 60-80%. поглотителя; П р и м е р . По предложенному 40 повышает стабильность поглотителя способу опорные стержни трапециевидв рабочих режимах благодаря созданого сечения из окиси бериллия помению на его поверхности пленки монощали в установку вакуумного напылеокиси ниобия, которая служит преграния УРМ 3279 6П и после откачки радой для проникновения к металлу кисбочего объема до давления 1"10 Па разогревали их до температуры 75О± .45 лорода и других газов. з Редактор А. Юрчикова її 20866 Составитель Н. Логутко Техред А.Кравчук Корректор Л. Патай Заказ 42/ДСП Тираж 353 Подписное ВНИШТИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4