Способ изготовления катодно-сеточного узла с углеродным автоэмиссионным катодом

Номер документа 6420170035

РУБРИКА:
6. Патентное дело, изобретательство, рационализаторство

РУБРИКА ГРНТИ:
47.29.29. Электроннолучевые приборы

АТРИБУТЫ:
Отрасли: энергетическое машиностроение и оборудование
Тепловая энергия:
Электрическая энергия:
Виды топлива:
Водные ресурсы:

РЕКВИЗИТЫ:
Вид документа: Патент
Номер: 2589722
Автор (принявший орган): ОАО "НПП "Алмаз" 410033, г. Саратов, ул. Панфилова, д. 1; тел./факс: (8452) 63–35–58; 48–00–39; e-mail: info@almaz-rpe.ru; Шестеркин В.И.
Дата: 11.07.2016
Регион: Саратовская область
Источник информации: http://almaz-rpe.ru

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ДОКУМЕНТА:

 Изобретение относится к электронной технике, а именно к способу изготовления катодно-сеточных узлов (КСУ) с холодными катодами из углеродного материала для вакуумных электронных приборов. Технический результат - повышение равномерности автоэлектронной эмиссии в ячейках КСУ по всей поверхности катода и обеспечение надежного крепления „сэндвич-сетки" и катода. Способ изготовления катодно-сеточного узла с углеродным автоэмиссионным катодом включает формирование на рабочей поверхности катода матрицы микроострий, изготовление „сэндвич-сетки" со сквозными отверстиями, состоящей из формирующей и вытягивающей сеток, разделенных слоем диэлектрика, и закрепление „сэндвич-сетки" на поверхности катода. В качестве материала перемычек формирующей сетки использован металл переходной группы, что позволило осуществить соединение катода и „сэндвич-сетки" частичным погружением перемычек формирующей сетки в тело катода методом термохимического травления. Тем самым обеспечивается одинаковое расстояние от вершин микроострий до вытягивающей сетки во всех ячейках КСУ и, как следствие, равномерность автоэлектронной эмиссии в ячейках КСУ по всей поверхности катода.  Задачей изобретения является повышение равномерности автоэлектронной эмиссии в ячейках КСУ по всей поверхности катода и обеспечение надежного крепления „сэндвич-сетки" и катода. Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления катодно-сеточного узла, включающего изготовление углеродного автоэмиссионного катода с матрицей микроострий на его рабочей поверхности, „сэндвич-сетки" со сквозными отверстиями, состоящей из формирующей и вытягивающей сеток, разделенных слоем диэлектрика, и закрепление „сэндвич-сетки" на поверхности катода, перемычки формирующей сетки, лежащие на вершинах микроострий, выполнены из металла переходной группы и частично погружены в тело катода методом термохимического травления. Тем самым обеспечиваются одинаковые расстояния от вершин микроострий до вытягивающей сетки во всех ячейках КСУ и, как следствие этого, одинаковые значения напряженности электрического поля и плотности тока автоэмиссионной эмиссии с микроострий как внутри единичной ячейки, так и во всех ячейках КСУ.

Предлагаемый способ изготовления КСУ поясняется Фиг. 1 и Фиг. 2.

 

На Фиг. 1 представлена единичная ячейка КСУ с „сэндвич-сеткой", лежащей на вершинах микроострий автоэмиссионного катода до технологической операции термохимического травления.

1 - катод из монолитного углеродного материала

2 - микроострия

3 - формирующая сетка

4 - слой диэлектрика

5 - вытягивающая сетка

На Фиг. 2 представлена единичная ячейка КСУ с частично погруженной в тело катода перемычками формирующей сетки после технологической операции термохимического травления.

Способ изготовления КСУ осуществляется следующим образом. Первоначально формируется „сэндвич-структура" типа проводник-диэлектрик-проводник путем нанесения на слой диэлектрика (в данном случае, как и в прототипе, выбран пиролитический нитрид бора, обладающий высокой электрической прочностью ≈ 120 В/мкм) пленки пиролитического графита с одной стороны и пленки металла переходной группы с другой стороны. Далее осуществляют формирование „сэндвич-сетки" путем формирования сквозных отверстий заданного диаметра и топологии. Затем „сэндвич-сетку" размещают поверх катода, так чтобы перемычки формирующей сетки из металла переходной группы лежали на вершинах микроострий катодной матрицы (Фиг. 1). Далее осуществляют технологическую операцию термохимического травления материала катода под перемычками формирующей сетки путем отжига в водородной печи при температуре ≈ 1100°С. В результате атомы углерода в месте контакта микроострий с пленкой металла переходной группы растворяются в перемычках формирующей сетки, а затем, соединяясь с двумя атомами водорода, покидают пленку металла. Таким образом, высота микроострий уменьшается, а формирующая сетка равномерно погружается в тело катода (Фиг. 2). Время термохимического травления выбирают таким, чтобы возвышающаяся над поверхностью микроострий часть перемычки формирующей сетки имела заданную конструкторской документацией высоту. Положительный эффект способа изготовления КСУ достигается за счет того, что при частичном погружении перемычек формирующей сетки в тело катода при операции термохимического травления происходит равномерное погружение перемычек формирующей сетки в тело катода по всей его поверхности. При этом в каждой ячейке „сэндвич-сетки" обеспечивается одинаковое расстояние от вершин микроострий до плоскости вытягивающей сетки и, как следствие этого, одинаковые значения напряженности электрического поля и плотности автоэмиссионного тока. Кроме того, за счет частичного погружения перемычек формирующей сетки в тело катода осуществляется надежное крепление „сэндвич-сетки" и катода.