Автоэмиссионные свойства ориентированных углеродных структур

• Автор: Шерстнёв, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Долгопрудный
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Глава 1. Автокатоды на основе углеродных материалов. Обзор

современного состояния
1.1. Углеродные волокна 1 о
1.2. Эмиссионные свойства углеродных волокон
1.3. Конструкционные углеродные материалы
1.4. Эмиссионные свойства конструкционных углеродных материалов
1.5. Углеродные наноструктуры и их эмиссионные свойства
1.6. Терморасширенный графит
1.7. Анализ современного состояния планарных автокатодов большой площади
Глава 2. Методы изготовления катодов из углеродных порошковых

материалов и их эмиссионные характеристики
2.1. Изготовление углеродных порошков
2.2. Метод печати
2.3. Электрофоретическое нанесение углеродного порошка
2.4. Измерительный стенд и анализ вольтамперных характеристик
2.5. Автоэмиссионные свойства катодов из молотых углеродных волокон
2.6. Ориентирование углеродных несферических частиц в постоянном

магнитном поле
2.6.1. Теоретическая модель ориентации углеродных частиц в магнитном

поле
2.6.2. Апробация модели
2.6.3. Эмиссионные характеристики катодов, изготовленные в присутствии и в отсутствие магнитного поля методом электрофореза
Глава 3. Методы изготовления катодов из терморасширенного графита и

автоэмиссионные приборы на их основе
3.1. Лазерная обработка поверхности ТРГ фольги. Структура поверхности и её

эмиссионные свойства
3.1.1. Исследования структуры ТРГ фольги
3.1.2. Эмиссионные свойства ТРГ фольги
3.1.3 Формирование ориентированных эмиссионных центров на поверхности

ТРГ фольги при помощи лазера
3.1.4 Эмиссионные характеристики автокатодов из ТРГ фольги
3.2. Снижение работы выхода электронов материала автокатода
3.2.1. Легирование катодов из ТРГ солью ВаВг2

3.2.2. Сравнение эмиссионных свойств легированных и нелегированных

катодов
3.3. Ионное травление автокатодов из терморасширенного графита gg
3.3.1. Ионная бомбардировка как основной механизм деградации углеродных

автокатодов
3.3.2. Метод экспресс-испытаний и экспресс-тренировки автокатодов д-|
3.3.3. Установка ионного травления д2
3.3.4. Апробация метода экспресс-испытаний для ТРГ-катодов дз
3.3.5. Апробация метода экспресс-тренировки для ТРГ-катодов gg
3.4. Практическое использование АЭК на основе ТРГ д7
3.4.1. Автокатод для эффективных электронных пушек д7
3.4.2. Цветовая ячейка для больших информационных табло gg
3.4.3. Плоские источники света и статические информационные дисплеи дд
3.4.4. Матричный автокатод для плоских дисплейных экранов -| q-j
Глава 4. Исследование физико-химических свойств поверхности АЭК

методами ACM, РЭМ и рентгеновской микроскопии
4.1. Обзор основных методов ACM, применяемых для исследования физико-

химических свойств поверхности автокатодов
4.1.1. Исследование топографии поверхности автокатода
4.1.2. Исследование распределения работы выхода электрона по

поверхности автокатода в Кельвин моде и в классическом методе Кельвина
4.2. Комплексная методика исследования поверхности автокатода методами

ACM, РЭМ и рентгеновской микроскопии
4.2.1. Описание и цель методики -|-|4
4.2.2. Результаты исследования поверхности ТРГ-катода -]
4.2.3. Эмиссионные характеристики легированного и не легированного

автокатода
Заключение цд
Список литературы

Актуальность темы. Первые исследования возможности использования углеродных материалов в качестве автокатодов были проведены около 35 лет назад [1]. Они состояли в изучении автоэмиссионных свойств углеродных волокон. Последующие исследования показали перспективность автоэлектронных катодов (АЗК) из углеродных материалов для работы в условиях высокого технического вакуума (10-6—10"7 Topp). В последующие два десятилетия углеродные материалы начали широко использоваться для разработки автоэмиссионных катодов [2-5].
Одна из современных задач вакуумной промышленности заключается в разработке технологии производства плоских катодолюминесцентных ламп и плоских дисплеев. С развитием электровакуумных технологий, а именно направления автоэмиссионных технологий, открываются новые области применения, где катодолюминесцентные источники света и другие приборы на основе АЭК могут реализовать свои преимущества. Автокатоды для таких приборов должны обладать рядом специфических свойств: оптимальная структура поверхности, которая обеспечивает значительное усиление электрического поля; низкая работа выходов электронов; совместимость с технологией производства вакуумных приборов и, особенно важно, статистически равномерное распределение идентичных эмиссионных центров на поверхности автокатодов [6]. Более того, необходимы дешевые промышленные технологии для массового производства автокатодов площадью от нескольких квадратных миллиметров до десятков или даже сотен квадратных сантиметров. На сегодняшний день разработаны промышленные технологии изготовления плоских дисплеев на матрицах “спиндтовских” автокатодов [7]. Однако основными недостатками производства таких приборов являются технологические сложности, связанные с увеличением площади автокатода и высокая конечная себестоимость.
Несмотря на большое количество экспериментальных работ [8], в которых исследовались перспективы использования различных углеродных материалов и методик изготовления АЭК, выше описанная задача не решена. Основная проблема заключается в создании стабильно работающих эмиссионных центров, обладающих одинаковой геометрией, равномерно расположенных по всей поверхности катода и ориентированных в одном направлении. Поэтому существует необходимость в разработке новых методик производства автокатодов из углеродных материалов и приборов на их основе.

Рис. 2.23. Схема измерительного стенда.