RU2069915C1 - Process of manufacture of secondary emission cathode - Google Patents
Process of manufacture of secondary emission cathode Download PDFInfo
- Publication number
- RU2069915C1 RU2069915C1 SU4897050A RU2069915C1 RU 2069915 C1 RU2069915 C1 RU 2069915C1 SU 4897050 A SU4897050 A SU 4897050A RU 2069915 C1 RU2069915 C1 RU 2069915C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- emission
- manufacture
- palladium
- magnesium oxide
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 8
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims abstract description 8
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910000600 Ba alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 4
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 claims description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 4
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 2
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 208000037218 exstrophy-epispadias complex Diseases 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid Thermionic Cathode (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для изготовления катодов приборов магнетронного типа, в которых существенное значение имеет высокое значение коэффициента вторичной электронной эмиссии (КВЭЭ) в области низких энергий первичных электронов (до 300 эВ). The invention relates to electronic equipment and can be used for the manufacture of cathodes of magnetron-type devices, in which the high value of the secondary electron emission coefficient (HECE) in the low-energy region of primary electrons (up to 300 eV) is essential.
Целью настоящего изобретения является повышение КВЭЭ в области низких энергий первичных электронов катодов типа металл-оксиды ЩЗМ. The aim of the present invention is to increase the HEEE in the low-energy region of the primary electrons of the cathodes of the metal-oxide type SchZM.
Для достижения поставленной цели предлагается на поверхности металлосплавного эмиттера Pd-Ba создать эмиссионно-активный слой толщиной 2-3 мкм путем ионно-плазменного напыления пленкой композиций, содержащей палладий и 20-22 мас. оксида магния. To achieve this goal, it is proposed to create an emission-active layer of a thickness of 2-3 μm on the surface of a Pd-Ba metal alloy emitter by ion-plasma spraying with a film of compositions containing palladium and 20-22 wt. magnesium oxide.
Высокие эмиссионные свойства такой системы могут быть достигнуты после прогрева при температуре 900-1000oС в течение 1-2 ч. Именно такой интервал температур и времени активирования позволяет достичь цели изобретения - повышения коэффициента вторичной электронной эмиссии в области энергий Ер-250 эВ до 5,6-6,0. Для сравнения: активированный по оптимальному режиму материал прототипа (температуры активирования 850oС-1100oС, время прогрева 0,5-4,0 ч) КВЭЭ250 2,5-3,0.High emission properties of such a system can be achieved after heating at a temperature of 900-1000 o C for 1-2 hours. It is this range of temperatures and activation time that allows to achieve the goal of the invention - to increase the secondary electron emission coefficient in the energy range of EP-250 eV to 5 , 6-6.0. For comparison: the prototype material activated according to the optimal mode (activation temperature 850 o С-1100 o С, warm-up time 0.5-4.0 h) KVEE 250 2.5-3.0.
Высокотемпературный прогрев эмиттера, изготовленного заявляемым способом следует проводить в вакуумной камере при давлении не более 10-4 Па, т.к. при большем давлении остаточные газы оказывают существенное влияние на эмиссионный и фазовый состав поверхности эмиттера, а именно составом поверхностного слоя, в значительной мере, определяются эмиссионные параметры в области низких энергий первичных электронов.High-temperature heating of the emitter made by the claimed method should be carried out in a vacuum chamber at a pressure of not more than 10 -4 Pa, because at higher pressures, the residual gases have a significant effect on the emission and phase composition of the emitter surface, namely, the composition of the surface layer determines to a large extent the emission parameters in the low-energy region of the primary electrons.
При активировании эмиттера в диапазоне температур 900-1000oС в течение 1-2 ч при давлении остаточных газов не более 10-4 Па происходит диффузии бария из металлосплавного катода в напыленный слой, рекристаллизация и структурные изменения в напыленном слое.When the emitter is activated in the temperature range 900-1000 o C for 1-2 hours at a residual gas pressure of not more than 10 -4 Pa, barium diffuses from the metal alloy cathode into the sprayed layer, recrystallization, and structural changes in the sprayed layer.
В результате высокотемпературного прогрева на поверхности катода образуется эмиссионно-активный слой со сложной системой (MgO-Ba), обеспечивающий высокие вторично-эмиссионные свойства в области низких энергий первичных электронов. Прогрев рабочей поверхности катода при температурах более низких, чем 900oС и в течение времени меньше 1 ч не приводит к достижению цели изобретения (повышение КВЭЭ в низкоэнергетической области) из-за недостаточного насыщения поверхностного слоя барием (низкие скорости диффузии).As a result of high-temperature heating, an emission-active layer with a complex system (MgO-Ba) is formed on the cathode surface, which provides high secondary-emission properties in the low-energy region of primary electrons. Warming up the cathode working surface at temperatures lower than 900 ° C. and for a time of less than 1 h does not achieve the objective of the invention (increasing the HEEE in the low-energy region) due to insufficient saturation of the surface layer with barium (low diffusion rates).
При температурах выше 1000oС наблюдается снижение КВЭЭ за счет увеличения скорости диссоциации оксидов и испарения ее продуктов.At temperatures above 1000 o C there is a decrease in HEEE due to an increase in the rate of dissociation of oxides and the evaporation of its products.
Напыление пленочной композиции с содержанием оксида магния 20-22 мас. обеспечивает высокие эмиссионные свойства катода в широком интервале температур. Эмиттеры с более низким процентным содержанием оксида магния имеют недостаточно высокий коэффициент вторичной электронной эмиссии. Введение больше 22 мас. оксида магния в пленку приводит к подзарядке поверхности катода при электронной бомбардировке и невозможности использования такого эмиттера в приборе. Spraying a film composition containing magnesium oxide 20-22 wt. provides high emission properties of the cathode in a wide temperature range. Emitters with a lower percentage of magnesium oxide do not have a high secondary electron emission coefficient. The introduction of more than 22 wt. magnesium oxide into the film leads to recharging of the cathode surface during electron bombardment and the inability to use such an emitter in the device.
Толщина эмиссионного слоя 2-3 мкм обеспечивает устойчивую работу катода при длительной электронной бомбардировке. При толщине слоя меньше 2 мкм, невозможно обеспечить стабильные эмиссионные свойства катода в процессе работы прибора. Увеличение толщины пленки свыше 3 мкм ведет к росту в ней внутренних напряжений, что приводит в процессе работы к растрескиванию пленки и к ухудшению ее адгезии. Подложку для напыления эмиссионного слоя изготавливают путем диффузионной сварки сплава Р Ва (заготовки в виде ленты толщиной 0,5 мм) с молибденовым керном. Использование такой подложки позволяет экономить драгметалл и в то же время получать эмиттеры с высокими эмиссионными свойствами при низких энергиях первичных электронов. The thickness of the emission layer of 2-3 μm ensures stable operation of the cathode during prolonged electron bombardment. When the layer thickness is less than 2 μm, it is impossible to ensure stable emission properties of the cathode during operation of the device. An increase in the film thickness above 3 μm leads to an increase in internal stresses in it, which leads to cracking of the film and deterioration of its adhesion during operation. The substrate for sputtering the emission layer is made by diffusion welding of an alloy R Ba (a workpiece in the form of a tape with a thickness of 0.5 mm) with a molybdenum core. The use of such a substrate allows one to save precious metal and at the same time to obtain emitters with high emission properties at low energies of primary electrons.
В предлагаемом способе изготовления вторично-эмиссионного катода, более высокие, по сравнению с прототипом, эмиссионные параметры КВЭЭ250 - 5,6-6,0, (прототип: КВЭЭ250 2,5-3,0) достигаются за счет ионно-плазменного напыления слоя палладия, содержащего 20-22 мас. оксида магния на поверхность сплава Рd-Ва и прогревом в вакууме при давлении не выше 10-4 Па. Авторы считают, что предлагаемый способ удовлетворяет требованиям критерия "существенные отличия".In the proposed method of manufacturing a secondary emission cathode, higher than the prototype, the emission parameters of KVEE 250 - 5.6-6.0, (prototype: KVEE 250 2.5-3.0) are achieved by ion-plasma spraying a layer of palladium containing 20-22 wt. magnesium oxide on the surface of the alloy Pd-Ba and heating in vacuum at a pressure of not higher than 10 -4 PA. The authors believe that the proposed method meets the requirements of the criterion of "significant differences".
Пример конкретного использования. An example of a specific use.
Исходными материалами при изготовлении катода являются сплав Pd-Ba в виде ленты толщиной 0,5 мм и молибденовые пластины толщиной 1,5 мм. Сплав Pb-Ba приваривают к молибденовым кернам методом диффузионной сварки в вакууме по следующему режиму:
давление 1,2 кг/мм2
температура 1000oC
время 0,5 ч
Затем поверхность сплава Pd-Ba шлифуется, полируется и обезжиривается. После этого на рабочую поверхность методом ионно-плазменного напыления наносится слой, содержащий палладий и 21 мас. оксида магния толщиной 2,5 мкм по режиму:
температура подложки 200oC
напряжение мишени 2,5 кВ
давление аргона 1•10-3 мм рт.ст.The starting materials in the manufacture of the cathode are Pd-Ba alloy in the form of a tape 0.5 mm thick and 1.5 mm thick molybdenum plates. The Pb-Ba alloy is welded to molybdenum cores by diffusion welding in vacuum according to the following mode:
pressure 1.2 kg / mm 2
temperature 1000 o C
time 0.5 h
Then the surface of the Pd-Ba alloy is ground, polished and degreased. After that, a layer containing palladium and 21 wt.% Is applied to the working surface by ion-plasma spraying. magnesium oxide 2.5 microns thick according to the regime:
substrate temperature 200 o C
target voltage 2.5 kV
argon pressure 1 • 10 -3 mm Hg
время 3 ч
затем катод прогревается при температуре 1000oС в течение 1 часа в вакуумной камере при давлении остаточных газов не более 10-4 Па. Аналогичным образом изготавливаются катоды на граничные и выходящие за граничные значения формулы изобретения.
then the cathode is heated at a temperature of 1000 o C for 1 hour in a vacuum chamber at a pressure of residual gases of not more than 10 -4 PA. Similarly, cathodes are produced for boundary and beyond the boundary values of the claims.
Эмиссионные параметры катодов, измеренные в экспериментальных ЭВП, приведены в таблице. Emission parameters of the cathodes measured in experimental EECs are shown in the table.
Образцы эмиттеров, изготовленные по предложенному способу, позволяют увеличить КВЭЭ в области низких энергий первичных электронов более, чем в 2 раза по сравнению с известными материалами. Применение предложенного способа в производстве вторично-эмиссионных катодов позволит создать новые и улучшить технические параметры известных ЭВП, а также получать покрытия, не подверженные растрескиванию и отслоению в процессе длительной работы. Samples of emitters made according to the proposed method, allow to increase the energy efficiency in the field of low energies of primary electrons more than 2 times in comparison with known materials. The application of the proposed method in the production of secondary emission cathodes will create new and improve the technical parameters of known EECs, as well as obtain coatings that are not susceptible to cracking and delamination during continuous operation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4897050 RU2069915C1 (en) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | Process of manufacture of secondary emission cathode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4897050 RU2069915C1 (en) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | Process of manufacture of secondary emission cathode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2069915C1 true RU2069915C1 (en) | 1996-11-27 |
Family
ID=21552434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4897050 RU2069915C1 (en) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | Process of manufacture of secondary emission cathode |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2069915C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2581151C1 (en) * | 2014-11-26 | 2016-04-20 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Method of producing emission-active cathode alloy |
-
1990
- 1990-12-29 RU SU4897050 patent/RU2069915C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 240113, кл. H 01 J 1/32, 1967. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2581151C1 (en) * | 2014-11-26 | 2016-04-20 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") | Method of producing emission-active cathode alloy |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108796454B (en) | PVD (physical vapor deposition) preparation process of zirconium cladding surface metal coating for nuclear reactor | |
| CN105154838A (en) | Method for depositing film through high ionization rate high power pulse magnetron sputtering | |
| CN101158041A (en) | Method for forming ZrO2 ceramic composite material on metal surface | |
| CN109065422B (en) | A kind of preparation method of direct heating type high temperature tungsten-rhenium alloy cathode | |
| CN111455333A (en) | Al-Cr-O film with Al-rich corundum structure and preparation method thereof | |
| RU2069915C1 (en) | Process of manufacture of secondary emission cathode | |
| CN116103625A (en) | A kind of its preparation method of Cr-doped MAX phase coating and bipolar plate and fuel cell | |
| CN109207939B (en) | NiCrAlSi/CeO2 doped YSZ coating on the surface of a γ-TiAl alloy and its preparation method | |
| US3708325A (en) | Process for metal coating boron nitride objects | |
| US5612090A (en) | Iron-based material having excellent oxidation resistance at elevated temperatures and process for the production thereof | |
| RU2409701C2 (en) | Procedure for application of ceramic coating | |
| CN118547254A (en) | Preparation method of alpha-phase aluminum oxide chromium coating | |
| KR890004832B1 (en) | Indirect heating type cathode manufacturing method | |
| CN112695288B (en) | Gamma-TiAl material with Mo-Si-Ti alloy layer and preparation method thereof | |
| CN110923636B (en) | Electron beam composite plasma alloying treatment method on the surface of γ-TiAl alloy | |
| CN100349264C (en) | Method of in-situ depositing high dielectric constant Al2O3 and metal film on GaN base compound material | |
| JP2000054114A (en) | Film structure with excellent heat resistance and wear resistance | |
| CN106637116A (en) | Simple preparation of secondary electron emission film | |
| CN113913746A (en) | Coating, method for producing the same and device | |
| CN112663012B (en) | A kind of TC11 titanium alloy composite material and preparation method thereof | |
| CN100349265C (en) | Method of in-situ depositing high dielectric constant ferric oxide and metal film on indium phosphide material | |
| RU1840832C (en) | Method of making solid electrolyte thin gastight films for electrochemical devices | |
| CN100370584C (en) | Method of in-situ depositing high dielectric constant Al2O3 and metal film on GaAs substrate | |
| RU2164549C2 (en) | Method for evaporation and condensation of current conductive materials | |
| JPH0211753A (en) | Tial-type composite member and its production |