Исследование и разработка эффективных магнетронных катодов на принципе переноса активного вещества из независимого источника на эмитирующую поверхность через вакуум

• Автор: Поливникова, Ольга Валентиновна
• Шифр специальности: 05.27.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Фрязино
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

3. ПРЯМОНАКАЛЬНЫЕ КАТОДЫ ПК.

ЗЛ. Конструкция катодов.

3.2. Исследование технологических процессов слоистоструктурированных катодов ССК

3.3. Исследование эмиссионных характеристик прямонакаль

ных ПК и автотермоэлектронных АТЭК катодов.

4. ПРЯМОНАКАЛЬНЫЕ И КВАЗИПРЯМОНАКАЛЬНЫЕ КАТОДЫ С ВАКУУМНЫМ ПРОМЕЖУТКОМ КВП

4.1. Конструкции катодов и принцип их работы

4.2. Исследование и разработка технологий изготовления
катодов
4.3. Исследование эмиссионных характеристик прямонакальных и
квазипрямонакальных катодов с вакуумным промежутком.
5. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ КАТОДОВ В МАГНЕТРОНАХ.
5.1. Методика исследований.
5.2. Результаты исследования разработанных катодов магнетронах.
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Эти катоды отличаются высокой стойкостью к пробоям, высокой теплопроводностью и малой летучестью активных металлов. Металлокерамические катоды из У- ТЮ2 широко используются в магнетронах, причем с 4% двуокиси тория их стойкость к пробоям выше, чем с %, однако долговечность первых существенно ниже (меньше 0 часов). Было показано [], что долговечность металлокерамических катодов ,У - ТЮ2 ограничивается обеднением поверхностного слоя катода двуокисью тория толщиной в несколько десятков микрон. Добавка в качестве активатора бора увеличивает выработку двуокиси тория в несколько раз. В качестве активатора можно использовать и углерод, который вводится в катодную втулку непосредственно из графитовой пресс-формы в процессе «горячего» прессования []. Отах) Для металлокерамической системы 4%ТЮ2 -%№ - 1%В равен 1,, а для системы 4%ТЬ-%Ке-1%В он равен 2,0 []. Радиоактивность тория всегда была ограничивающим фактором для широкого использования этого материала в катодной технике. Поэтому предпринимались более или менее успешные попытки замены ТЮ2 на окислы иттрия или редкоземельных металлов (РЗМ). Наилучшие эмиссионные характеристики были получены на металлокерамических системах 4%У3- %’№ - 1%В и 4%У3-%е - 1%В. Однако из-за высокой скорости испарения У3 замена ТЬ на У3 приводила к уменьшению долговечности катодов в мощных магнетронах в два-три раза []. Использование спиральных катодов из торированной вольфрамовой проволоки основывается на классических исследованиях Ленгмюра и Роджерса []. В этой работе впервые было показано, что вольфрамовая проволока, которая используется в лампах накаливания, и в которую введена присадка ТЮ2 (0,5-1,5%) для уменьшения ее рекристаллизации, после определенной тепловой обработки (активирования) в вакууме увеличивает свою термоэлектронную эмиссию в миллион раз. К диффундирует на поверхность катода, покрывая се моноатомным слоем. Для того, чтобы снизить температуру активирования и обеспечить постоянный поток тория к поверхности катода в процессе его работы при температуре -К, приповерхностный слой катода карбидируют. Карбидированные катоды изготавливаются прокаливанием их при температуре К в атмосфере газа, полученного путем продувания смеси азота и водорода сквозь ксилол. В результате такой обработки образуется карбид вольфрама состава УгС, толщина которого составляет около % радиуса проволоки []. Постепенный переход к разработке и применению в магнетронах катодов металлического типа прослеживается и для низкотемпературных катодов с использованием в качестве активных веществ солей бария. При необходимости получать большие импульсные токи (- А/см2) в магнетроне мощностью до 0кВт замена оксидно-бариевого катода на Ь-катод привела к значительному снижению количества искрений и пробоев, что, по мнению авторов [], является следствием более однородной структуры эмитирующей поверхности Ь-катода и его высокой электро- и теплопроводности. А/см“ в магнетронах мощностью 1,0-1,1 МВт с долговечностью до 0 часов. Недостатки катодов, содержащих активный металл в виде карбонатов, известны. Разложение карбонатов при термической обработке катодов в вакууме требует довольно длительного времени, изготовление герметичной камеры в Ь-катоде для размещения карбоната является весьма сложной и трудоемкой технологической операцией. Использование никеля в прессованных катодах ограничивает возможность их широкого применения в мощных магнетронах из-за низкой температуры плавления никеля и его высокой летучести в вакууме. При разработке прессованных и пропитанных катодов на основе более тугоплавкого металла вольфрама и активных металлов в виде алюминатов бария-кальция [, ] эти трудности в значительной степени преодолеваются. Этот тип металлопористых катодов сохраняет обычные положительные свойства Ь-катода, а отсутствие большой полости с запасом карбонатов создает ряд преимуществ: устраняет необходимость газонепроницаемой сварки, увеличивает объем, занимаемый подогревателем, сокращает время откачки. Разработана технология изготовления металлопористых катодов в виде спирали, нагреваемой прямым пропусканием тока [, ] .