Исследование и разработка пленочного холодного катода гелий-неонового лазера

• Автор: Ньейн Чан
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Калуга
• Количество страниц: 103 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Холодные катоды гелий-неоновых лазеров и требования к их характеристикам

1.1. Физические процессы, протекающие на поверхности холодного катода в условиях воздействия тлеющего разряда

1.2. Конструкции катодов и материалы, используемые для их изготовления

1.3. Способы нанесения тонких металлических пленок

Выводы к главе

Глава 2. Методы исследования основных характеристик холодных катодов

2.1. Метод исследования процесса очистки подложек холодных катодов

2.2. Метод исследования процесса создания эмиссионного оксидного слоя катодов в тлеющем разряде в кислороде
2.3. Метод исследования эмиссионных свойств холодных катодов
Выводы к главе
Глава 3, Исследование физических процессов, сопровождающих этапы изготовления и работы пленочных холодных катодов
3.1. Исследование условий эксплуатации катода в моноблочном лазере и прогнозирования его ресурса
3.2. Расчет температурных режимов системы катод-корпус лазера
3.3. Исследование процесса очистки подложки катода
3.4. Исследование процесса окисления холодных катодов в тлеющем
разряде в кислороде
Выводы к главе

Глава 4. Разработка способов изготовления пленочного холодного катода с повышенной долговечностью и прогнозирования его ресурса
4.1. Разработка способа создания микрорельефной поверхности пленочного холодного катода
4.2. Проведение испытаний холодных катодов на долговечность
Выводы к главе 4
Общие выводы по диссертации
Заключение
Литература
Приложение

Введение
Вопросы улучшения параметров холодных катодов всегда были в центре внимания разработчиков и изготовителей газоразрядных приборов, датчиков и, прежде всего гелий-неоновых лазеров, которые, благодаря ряду уникальных свойств, нашли широкое применение здравоохранении, геодезии, навигационных и других системах, как гражданского, так и специального назначения. Тлеющий разряд с холодным катодом - уникальное явление. Так генерация излучения в гелий — неоновых лазерах инициируется плазмой тлеющего разряда, возникающей при прохождении постоянного тока в разрядном промежутке между анодом и холодным катодом. Как показывает практика эксплуатации газоразрядных лазеров, стабильность и долговечность их работы в решающей степени обусловливается свойствами применяемого холодного катода (ХК).
Необходимо отметить постоянный рост требований к увеличению долговечности лазеров, обеспечиваемой в значительной степени катодами. К примеру, долговечность катодов, использующихся в моноблочных датчиках навигационных систем, должна составлять не менее 50 тысяч часов. Обеспечить такой уровень можно только на основе глубоких научных исследований, по итогам которых будет найдена оптимальная геометрическая форма катода, определены параметры физических процессов их изготовления.
Таким образом, достижение современного мирового уровня в области разработки газоразрядных датчиков и лазеров возможно только на основе создания холодных катодов, отвечающих требованиям долговременной стабильности работы, механической устойчивости к внешним воздействиям.

Являясь инертным газом, гелий не инициирует химических реакций на поверхности исследуемого образца, распыление при низких энергиях практически не происходит (выбранная область энергий 100-500 эВ).
Помимо измерения коэффициента ИЭЭ У, определенный интерес вызывает исследование влияния энергии Е0 первичных попов на величину У. Целью этих исследований является определение общего хода зависимостей У от Еи> т.к. экспериментальные данные, относящиеся к данным зависимостям, противоречивы, а теоретически ход указанных зависимостей для данных объектов пока не описан. Учитывая, что кинетический механизм эмиссии с металлической поверхности начинает проявляться при энергиях ионов в несколько сотен эВ, необходимы данные о том, имеет ли ход зависимостей У от Е0 монотонный характер в области энергий, используемых в газоразрядных приборах. Таким образом можно убедиться в том, что если в данном диапазоне энергий все же присутствует или увеличивается выход электронов вследствие кинетического механизма, то это не приводит к резким изменениям коэффициента ИЭЭ У.
Существенные данные об эмиссионных свойствах поверхностей можно получить при исследовании зависимостей коэффициента ИЭЭ У от напряжения ЕГК, приложенного между подложкой и коллектором эмитированных электронов. Известно, что зависимости Тот Ик для металлических поверхностей и покрытых тонкой окисной пленкой имеют явные отличия. Регистрация особенностей данных зависимостей для различных покрытий, полученных при различных условиях, положена в основу методики эксперимента.