А.А. Корнюхин, аспирант; А.А. Лучин, к.т.н.
Московский физико-технический институт (ГУ),
НПП «Торий»
В настоящее время технология изготовления импрегнированных катодов достаточно трудоемка и связана с рядом сложных технологических операций, накладывающих ограничения на форму и размеры эмиттеров.
Главным моментом в этих технологиях является изготовление пористого вольфрама. Еще более сложной является задача нанесения пористого вольфрама на подложки заданной конфигурации.
Мы разработали метод нанесения пористого вольфрама на любые тугоплавкие подложки с помощью специальной пасты. Эта паста при комнатной температуре, обыкновенной намазкой наносится на очищенную подложку. Затем подложки с нанесенным слоем пасты спекается в печи с водородной атмосферой в течение нескольких минут. Эта операция превращает слой пасты в слой пористого вольфрама, который, для превращения его в эмиттер, надо только пропитать алюминатом.
Далее катод зачищается от остатков алюмината и эмитирующая поверхность подвергается механической обработке.
Такой технологии доступны любые формы катодов, как с косвенным накалом, так и прямонакальные.
В данной работе приводятся данные по применению этой технологии при изготовлении импрегнированного микрокатода для устройств отображения информации.
Подложкой катода является молибденовый колпачок внешним диаметром 1.3 мм
. На торце колпачка давлением получают лунку сферической формы глубиной
0.3 мм. После очистительного отжига лунка заполняется пастой и
помещается в сушильный шкаф на 30 мин. Далее паста спекается в течение
3 мин в атмосфере водорода при температуре 1700. Затем полученная
губка пропитывается алюминатом, после чего с катода при помощи
механической обработки удаляются его остатки.
В качестве тепловой развязки используется проволока из сплава ВР-20 диаметром 0.05 мм. Из-за трудности соединения контактной сваркой молибдена и сплава ВР-20 между развязкой и колпачком используется промежуточное звено – ниобиевое кольцо. Катод с тепловой развязкой также контактной сваркой соединяется с гильзой из нихрома.
Потребляемая катодом мощность при температуре 1373 К и
площади эмиттера 0.5 составляет 1.6 W. Работа выхода катода
составляет 1.95ё2.00 эВ. Для оценки работы выхода использовался метод
экстраполяции участка кривой Шотки к нулевому полю. Катод с такой
работой выхода позволяет получать плотности тока 20ё30
при
рабочей температуре 1420 К. Катод уже проработал при температуре 1420 К
в течение 2000 ч. Эмиссионные характеристики и работа выхода остались
неизменными. В настоящее время испытания на долговечность продолжаются.
В докладе также представлены конструкция, пирометрическая кривая, вольтамперная характеристика катодного узла
Данная технология использована при изготовлении ряда экспериментальных катодов различных конструкций. Все они имеют хорошие эмиссионные характеристики и достаточно большую долговечность. Испытания на долговечность некоторых из них продолжаются и в настоящее время.
