EA009410B1 - Field emission cold cathode - Google Patents

Field emission cold cathode Download PDF

Info

Publication number
EA009410B1
EA009410B1 EA200500228A EA200500228A EA009410B1 EA 009410 B1 EA009410 B1 EA 009410B1 EA 200500228 A EA200500228 A EA 200500228A EA 200500228 A EA200500228 A EA 200500228A EA 009410 B1 EA009410 B1 EA 009410B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
fibers
cold cathode
cesium salt
cesium
velvet material
Prior art date
Application number
EA200500228A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA200500228A1 (en
Inventor
Дональд А. мл. Шиффлер
Original Assignee
Юнайтед Стейтс Оф Америка Эз Репрезентед Бай Дзе Секретари Оф Дзе Эйр Форс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юнайтед Стейтс Оф Америка Эз Репрезентед Бай Дзе Секретари Оф Дзе Эйр Форс filed Critical Юнайтед Стейтс Оф Америка Эз Репрезентед Бай Дзе Секретари Оф Дзе Эйр Форс
Publication of EA200500228A1 publication Critical patent/EA200500228A1/en
Publication of EA009410B1 publication Critical patent/EA009410B1/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304—Field-emissive cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H01J9/022—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes
    • H01J9/025—Manufacture of electrodes or electrode systems of cold cathodes of field emission cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30—Cold cathodes
    • H01J2201/304—Field emission cathodes
    • H01J2201/30446—Field emission cathodes characterised by the emitter material

Abstract

A field emission cold cathode (11) for use in vacuum tubes. A carbon velvet material (25) is comprised of high aspect ratio carbon fibers embedded perpendicular to a base material. The tips and/or the shafts of the carbon velvet material (25) are coated with a low work function cesiated salt. The base material of the carbon velvet material (25) is bonded to a cathode surface (27). The cold cathode (11) emits electrons when an electric field is applied, even at operating temperatures less than 900°C.

Description

Изобретение относится к области электровакуумных приборов, а более конкретно относится к автоэмиссионному холодному катоду, функционирующему в электровакуумном приборе в качестве эмиттера электронов.The invention relates to the field of electrovacuum devices, and more specifically relates to a field emission cold cathode functioning in an electrovacuum device as an electron emitter.

Уровень техникиThe level of technology

Катоды представляют собой эмиттеры электронов, используемые в целом ряде различных электровакуумных приборов, таких как применяемые в телевидении электронно-лучевые трубки и различные микроволновые приборы, применяемые в радиолокации и средствах связи. Для надлежащей работы все эти катоды должны поддерживаться при высоком вакууме и нагреваться до очень высокой температуры, т.е. по меньшей мере 900°С. Высокий вакуум неизбежно влечет за собой использование специальных технологий производства для получения прибора, который герметизирован, а также протяженных процедур отжига. Кроме того, катоды этих типов чувствительны к загрязнению в том случае, если катод удаляют из вакуума. Поэтому высокий вакуум обуславливает существенные ограничения, связанные с манипулированием, работой и хранением таких приборов.Cathodes are electron emitters used in a number of different electrovacuum devices, such as cathode-ray tubes used in television, and various microwave devices used in radar and communications. For proper operation, all these cathodes must be maintained at high vacuum and heated to very high temperatures, i.e. at least 900 ° C. High vacuum inevitably entails the use of special production technologies to obtain a device that is sealed, as well as extensive annealing procedures. In addition, these types of cathodes are sensitive to contamination if the cathode is removed from a vacuum. Therefore, a high vacuum causes significant limitations associated with the manipulation, operation and storage of such devices.

Необходимость работы при высокой температуре создает несколько важных конструктивных ограничений. Во-первых, высокая температура требует использования специальных материалов, способных выдерживать высокую температуру при работе катода. В дополнение к этому, подогреватель (катода) снижает энергетический коэффициент полезного действия и повышает объем, массу и сложность системы.The need to work at high temperatures creates several important design constraints. First, high temperature requires the use of special materials that can withstand high temperatures when the cathode is operating. In addition to this, a preheater (cathode) reduces the energy efficiency and increases the volume, mass, and complexity of the system.

Поэтому имеется необходимость в катоде, который может работать при низких температурах с менее строгими требованиями к вакууму и, наряду с этим, имеет такие же характеристики эмиссии электронов, как и традиционные катоды электровакуумных приборов.Therefore, there is a need for a cathode that can operate at low temperatures with less stringent requirements for vacuum and, along with this, has the same electron emission characteristics as traditional cathodes of vacuum vacuum devices.

Раскрытие изобретенияDISCLOSURE OF INVENTION

Настоящее изобретение направлено на устранение указанных выше недостатков предшествующего уровня техники путем создания автоэмиссионного холодного катода (катода с автоэлектронной эмиссией), который работает при низких температурах и при меньшем вакууме (разрежении) по сравнению с автоэмиссионными катодами согласно предшествующему уровню техники. Более конкретно, настоящее изобретение включает в себя углеродный «бархатный» материал (так называемый «углеродный бархат» от англ. «сатЬои ус1ус1»), состоящий из углеродных волокон с высоким отношением длины к поперечному размеру, заделанных перпендикулярно в материал основы (основной материал). Такой углеродный бархатный материал прикреплен к катоду. На волокна нанесена (осаждена) цезиевая соль. Электроны испускаются, когда к катоду приложено достаточное электрическое напряжение.The present invention aims to eliminate the above disadvantages of the prior art by creating an autoemission cold cathode (autoelectronic emission cathode) that operates at low temperatures and with less vacuum (vacuum) compared to the autoemission cathodes according to the prior art. More specifically, the present invention includes a carbon "velvet" material (the so-called "carbon velvet" from English "sato and usus1"), consisting of carbon fibers with a high ratio of length to transverse size, embedded perpendicular to the base material (base material) . Such carbon velvet material is attached to the cathode. Cesium salt is deposited on the fibers. Electrons are emitted when a sufficient voltage is applied to the cathode.

Согласно второму аспекту изобретения предложен способ изготовления автоэмиссионного холодного катода, включающий в себя образование раствора цезиевой соли, покрытие углеродного бархатного материала этим раствором и присоединение такого материала к катоду.According to the second aspect of the invention, a method for manufacturing a field emission cold cathode is proposed, comprising forming a solution of a cesium salt, coating a velvet carbon material with this solution and attaching such a material to the cathode.

Согласно третьему аспекту изобретения предложен способ изготовления автоэмиссионного холодного катода, включающий в себя осаждение парообразного раствора цезиевой соли на волокна углеродного бархатного материала, образование кристаллов цезиевой соли на этих волокнах и присоединение углеродного бархатного материала к катоду.According to a third aspect of the invention, a method for manufacturing a cold emission cathode is proposed, comprising depositing a vapor solution of cesium salt on velvet carbon material fibers, forming cesium salt crystals on these fibers and attaching the carbon velvet material to the cathode.

Согласно четвертому аспекту изобретения предложен способ нанесения покрытия на прикрепленный к катоду углеродный бархатный материал для изготовления автоэмиссионного холодного катода, включающий в себя распыление раствора цезиевой соли и деионизированной воды на упомянутый материал, высушивание покрытого углеродного бархатного материала при температуре по меньшей мере 100°С в течение приблизительно 1 ч в вакуумной печи, откачанной до менее 1 Торр, и затем вентилирование вакуумной печи до атмосферного давления с использованием сухого азота.According to the fourth aspect of the invention, a method is proposed for coating a carbon velvet material attached to a cathode for producing an autoemission cold cathode, comprising spraying a solution of cesium salt and deionized water onto said material, drying the coated carbon velvet material at a temperature of at least 100 ° C for approximately 1 hour in a vacuum oven pumped to less than 1 Torr, and then venting the vacuum oven to atmospheric pressure using dry nitrogen.

Согласно пятому аспекту изобретения предложен способ изготовления автоэмиссионного холодного катода путем образования пленки цезиевой соли, имеющей толщину от 1 А до 10 мкм, на каждом из множества волокон углеродного бархатного материала и присоединения углеродного бархатного материала к катоду.According to the fifth aspect of the invention, a method for manufacturing a field emission cold cathode is proposed by forming a film of cesium salt having a thickness of 1 A to 10 μm on each of a plurality of velvet carbon material fibers and attaching a velvet carbon material to the cathode.

Согласно шестому аспекту изобретения предложен способ изготовления автоэмиссионного холодного катода путем прикрепления углеродного бархатного материала, имеющего волокна, к катоду, погружения этих волокон в расплавленный раствор цезиевой соли и охлаждения раствора, пока волокна погружены в раствор.According to a sixth aspect of the invention, a method is provided for manufacturing a cold emission cathode by attaching a velvet carbon material having fibers to the cathode, immersing these fibers in a molten cesium salt solution and cooling the solution while the fibers are immersed in the solution.

Согласно седьмому аспекту изобретения предложен способ изготовления автоэмиссионного холодного катода путем прикрепления углеродного бархатного материала, имеющего волокна, к катоду, погружения этих волокон в расплавленный раствор цезиевой соли, удаления волокон из раствора и охлаждения волокон.According to the seventh aspect of the invention, a method for manufacturing a cold emission cathode is proposed by attaching a velvet carbon material having fibers to the cathode, immersing these fibers in a molten cesium salt solution, removing fibers from the solution and cooling the fibers.

Для надлежащей работы обычных электровакуумных приборов требуется высокий вакуум и катодный элемент, который должен быть нагрет по меньшей мере до 900°С. Хотя термин «холодный катод» относится к катоду, который работает при комнатной температуре или около нее, а также к катодам, коFor proper operation, conventional vacuum devices require high vacuum and a cathode element, which must be heated to at least 900 ° C. Although the term "cold cathode" refers to a cathode that operates at or near room temperature, as well as cathodes,

- 1 009410 торые работают при температурах ниже 900°С, холодный катод согласно настоящему изобретению работает при комнатной температуре и поэтому исключает имеющуюся в предшествующем уровне необходимость в подогреве и высокой рабочей температуре. Он также работает при более низком уровне вакуума, чем катоды согласно предшествующему уровню техники. Холодный катод согласно настоящему изобретению может заменить, с достижением соответствующих преимуществ, подогревный катод (катод косвенного накала) электровакуумного прибора любого типа, включая клистроны, лампы бегущей волны, магнетроны, магниконы и клистроды/лампы с индуктивным выходным взаимодействием телевизионных передатчиков.- 1 009410 torye work at temperatures below 900 ° C, the cold cathode according to the present invention operates at room temperature and therefore eliminates the need for heating and high operating temperature present at the previous level. It also operates at a lower vacuum level than the cathodes of the prior art. The cold cathode according to the present invention can replace, with the achievement of the corresponding advantages, the heating cathode (indirectly heated cathode) of an electrovacuum device of any type, including klystrons, traveling wave tubes, magnetrons, magnicons and klystrodes / lamps with inductive output interaction of television transmitters.

Другие аспекты и преимущества холодного катода согласно настоящему изобретению станут понятными из нижеследующего подробного описания, приведенного в сочетании с сопровождающим чертежом, иллюстрирующим только в качестве примера принципы настоящего изобретения.Other aspects and advantages of the cold cathode according to the present invention will become clear from the following detailed description given in conjunction with the accompanying drawing, illustrating, by way of example only, the principles of the present invention.

Краткое описание чертежаBrief description of the drawing

Фигура представляет собой схему лабораторной установки, использованной для испытания автоэмиссионного холодного катода согласно настоящему изобретению, и включает в себя сечение автоэмиссионного холодного катода согласно настоящему изобретению.The figure is a diagram of a laboratory setup used to test the autoemission cold cathode according to the present invention, and includes a cross section of the autoemission cold cathode according to the present invention.

Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention

На фигуре представлен схематичный чертеж лабораторной установки, использованной для испытания автоэмиссионного холодного катода 11 согласно настоящему изобретению, и показано сечение холодного катода 11. Установка включает в себя вакуумную камеру 13 и держатель 17 катода. Тяга 19 выступает в вакуумную камеру 13 и может быть отведена или придвинута относительно холодного катодаThe figure shows a schematic drawing of a laboratory setup used to test the autoemission cold cathode 11 according to the present invention, and shows a section of the cold cathode 11. The installation includes a vacuum chamber 13 and a cathode holder 17. The thrust 19 protrudes into the vacuum chamber 13 and can be retracted or pushed relative to the cold cathode.

11. Анод 21 закреплен на конце тяги 19. Промежуток 23 представляет собой расстояние, разделяющее катод 11 и анод 21, и может регулироваться посредством отведения или выдвижения тяги 19.11. The anode 21 is fixed at the end of the thrust 19. The gap 23 is the distance separating the cathode 11 and the anode 21, and can be adjusted by withdrawing or extending the thrust 19.

Холодный катод 11 состоит из проходного изолятора 24 высокого напряжения, углеродного бархатного материала 25 и катодной поверхности 27. Как будет впоследствии описано подробно, углеродный бархатный материал 25 обрабатывают цезиевой (цезированной) солью с низкой работой выхода и присоединяют к катодной поверхности 27. Углеродный бархатный материал 25 состоит из углеродных волокон с высоким отношением длины к поперечному размеру, заделанных перпендикулярно в материал основы. Конкретным материалом этого типа является аппликация Уе1-В1аск®, патентованный продукт фирмы Епегду Баепсе ЬаЬога1опе8, 1пс. Аппликация Уе1-В1аск® состоит из закрепленных в клейкой основе углеродных волокон с высоким отношением длины к поперечному размеру и была разработана в расчете на ее оптические характеристики, то есть в качестве черной аппликации для сверхнизкого отражения и для подавления постороннего (рассеянного) света в оптических системах.The cold cathode 11 consists of a high voltage bushing 24, carbon velvet material 25 and a cathode surface 27. As will be described later in detail, carbon velvet material 25 is treated with cesium (cesium) salt with a low work function and attached to the cathode surface 27. Carbon velvet material 25 consists of carbon fibers with a high ratio of length to transverse size, embedded perpendicular to the base material. A specific material of this type is the UE1-B1Asc® application, a proprietary product of Epegda Baepse LOBOGOPE8, 1ps. The Ue1-B1ask® application consists of carbon fibers fixed in a sticky base with a high ratio of length to transverse size and was designed based on its optical characteristics, that is, as a black application for ultra-low reflection and for suppressing extraneous (scattered) light in optical systems .

Углеродный бархатный материал 25 является гибким и может быть без труда присоединен к холодному катоду 11 любой формы. В случае, когда катодная поверхность 27 является металлической, для присоединения углеродного бархатного материала 25 к катодной поверхности 27 может быть использована проводящая эпоксидная смола. В качестве альтернативы для присоединения углеродного бархатного материала 25 к углеродной подложке может быть использовано пиросоединение (пиросвязывание). Автоэлектронную эмиссию получают путем образования кристаллов цезиевой соли на кончиках волокон углеродного бархатного материала 25, а также путем осаждения пленки, имеющей толщину от 1 А до 10 мкм, на тела (стержни) волокон.The carbon velvet material 25 is flexible and can easily be attached to the cold cathode 11 of any shape. In the case where the cathode surface 27 is metallic, a conductive epoxy resin may be used to attach the carbon velvet material 25 to the cathode surface 27. As an alternative, a pyrocompound (pyro-binding) can be used to attach the carbon velvet material 25 to the carbon substrate. Field emission is obtained by forming crystals of cesium salt on the tips of the fibers of velvet carbon material 25, as well as by depositing a film having a thickness of 1 A to 10 microns on the bodies (rods) of the fibers.

Чтобы покрыть только тела волокон углеродного бархатного материала 25, на кончики волокон наносят маску, к которой не может пристать цезиевая соль. После того, как цезиевая соль нанесена на волокна, эту маску удаляют травлением.To cover only the bodies of the fibers of carbon velvet material 25, a mask is applied on the tips of the fibers to which cesium salt cannot stick. After the cesium salt is applied to the fibers, this mask is removed by etching.

Цезиевую соль с низкой работой выхода можно нанести на углеродный бархатный материал 25 несколькими различными способами. В двух из этих способов используют раствор цезиевой соли высокой очистки и деионизированной воды в качестве среды для осаждения цезиевой соли. Более конкретно, сначала цезиевую соль смешивают с деионизированной водой. Затем, используя распылитель, на углеродный бархатный материал 25 распыляют (опрыскивают его) раствор цезиевой соли. Чтобы создать противодавление в распылителе, используют сухой азот пятого класса чистоты. Наносят от двух до четырех покрытий. После этого холодный катод 11 помещают в вакуумную печь, откачанную до давления менее 1 Торр, высушивают при достаточных температуре и продолжительности для испарения деионизированной воды (свыше 100°С в течение приблизительно 1 ч) и затем вентилируют до атмосферного давления, используя азот пятого класса чистоты.Low yield cesium salt can be applied to carbon velvet material 25 in several different ways. Two of these methods use a solution of highly purified cesium salt and deionized water as the medium for precipitating the cesium salt. More specifically, the cesium salt is first mixed with deionized water. Then, using a spray gun, a solution of cesium salt is sprayed (sprayed) onto the velvet carbon material 25. To create a back pressure in the sprayer, use dry nitrogen of the fifth class purity. Apply from two to four coatings. After that, the cold cathode 11 is placed in a vacuum oven pumped to a pressure of less than 1 Torr, dried at sufficient temperature and duration to evaporate deionized water (over 100 ° C for approximately 1 hour) and then ventilated to atmospheric pressure using nitrogen of the fifth class of purity .

Можно использовать ряд цезиезых солей с низкой работой выхода, включая иодид цезия (С§1), теллурат цезия (С§ТеО4) и бромид цезия (СкВг). Хотя за один цикл характеристики катода улучшаются, а выход газов уменьшается, дополнительные циклы будут дополнительно улучшать рабочие характеристики холодного катода 11. Однако улучшение достигается только до того момента, после которого дополнительные циклы будут повышать необходимое поле включения (включающее поле), то есть уровень (напряженность) электрического поля, при котором электроны начинают протекать от катода 11 к аноду 21.A number of low-yield cesium salts can be used, including cesium iodide (Cg1), cesium telluride (CgTeO 4 ), and cesium bromide (ScBg). Although the characteristics of the cathode are improved in one cycle, and the yield of gases decreases, additional cycles will further improve the performance of the cold cathode 11. However, improvement is achieved only to the point after which additional cycles will increase the required switch-on field (including the field), that is, the level ( intensity) of the electric field at which electrons begin to flow from cathode 11 to anode 21.

В качестве альтернативы волокна углеродного бархатного материала 25 могут быть погружены в раствор цезиевой соли. Затем узел, состоящий из холодного катода 11 и ванны с раствором, нагреваютAlternatively, the fibers of the carbon velvet material 25 can be immersed in a solution of the cesium salt. Then the node consisting of a cold cathode 11 and a bath with a solution is heated

- 2 009410 приблизительно до 100°С при атмосферном давлении до тех пор, пока раствор не кристаллизуется на кончиках и/или телах (волокон) углеродного бархатного материала 25. На этой стадии холодный катод извлекают из ванны и высушивают в вакуумной печи для испарения любой сохранившейся воды с кончиков и/или тел. Затем вакуумную печь вентилируют до атмосферы, используя сухой азот.- 2 009410 up to about 100 ° C at atmospheric pressure until the solution crystallizes on the tips and / or bodies (fibers) of the velvet carbon material 25. At this stage, the cold cathode is removed from the bath and dried in a vacuum oven to evaporate any remaining water from the tips and / or tel. The vacuum oven is then vented to atmosphere using dry nitrogen.

В другом альтернативном варианте цезиевая соль может быть нанесена на волокна углеродного бархатного материала 25 путем погружения холодного катода 11 в тигель с расплавленной цезиевой солью так, чтобы волокна были погружены в нее. Затем расплавленной цезиевой соли дают охладиться вместе со все еще погруженными волокнами до тех пор, пока цезиевая соль не кристаллизуется на кончиках и/или телах. Цезиевая соль может быть также осаждена на кончики и/или тела волокон углеродного бархатного материала 25 путем химического осаждения из паровой (газовой) фазы таким образом, что на кончиках и/или телах образуются кристаллы цезиевой соли. Каждый из этих процессов является более дорогостоящим и требующим больших затрат времени по сравнению с использованием раствора цезиевой соли в деионизированной воде. Однако каждый из них приводит к получению более равномерного покрытия из цезиевой соли, а также не требует сушки холодного катода 11 для удаления избыточного водяного пара.In another alternative embodiment, the cesium salt may be deposited on the fibers of carbon velvet material 25 by immersing the cold cathode 11 in a crucible with molten cesium salt so that the fibers are immersed in it. The molten cesium salt is then allowed to cool with the fibers still immersed until the cesium salt crystallizes on the tips and / or bodies. Cesium salt can also be deposited on the tips and / or bodies of fibers of carbon velvet material 25 by chemical precipitation from the vapor (gas) phase in such a way that crystals of cesium salt are formed on the tips and / or bodies. Each of these processes is more expensive and time consuming compared to using a solution of cesium salt in deionized water. However, each of them results in a more uniform coating of cesium salt, and also does not require drying the cold cathode 11 to remove excess water vapor.

Когда к холодному катоду 11 прикладывается отрицательное электрическое напряжение, электроны испускаются с катодной поверхности 27, ускоряются при прохождении через промежуток 23 анод-катод и затем сталкиваются с анодом 21. Поле включения не превышало 0,2 кВ/см. Это намного ниже по сравнению с типичными полями включения в традиционных электровакуумных приборах. Источник электрического напряжения может быть импульсным или непрерывным. Холодный катод 11 может иметь любую форму, например сферическую, цилиндрическую или плоскую. Промежуток 23 анод-катод может представлять собой любую область взаимодействия или иную область, в которой используются эмитированные электроны. Анод 21 может представлять собой любую область или конструкцию (структуру), которая собирает эмитированные электроны.When negative voltage is applied to the cold cathode 11, electrons are emitted from the cathode surface 27, accelerated as they pass through the anode-cathode 23, and then collide with the anode 21. The switch-on field did not exceed 0.2 kV / cm. This is much lower compared to typical switching fields in traditional vacuum devices. The source of electrical voltage can be pulsed or continuous. The cold cathode 11 can be of any shape, for example, spherical, cylindrical or flat. The anode-cathode gap 23 may be any interaction region or another region in which emitted electrons are used. The anode 21 may be any area or structure (structure) that collects the emitted electrons.

Чтобы прибор соответствовал требованиям того устройства, в котором он должен использоваться, поле включения холодного катода 11 можно быть изменено несколькими способами. Что касается углеродного бархатного материала 25, то более длинные, более узкие кончики волокон и меньшая густота «ворса» (плотность заделки волокон) обеспечивают большие уровни усиления поля на кончиках волокон и, следовательно, понижают поле включения для холодного катода 11. Также было обнаружено, что при распределении (варьировании) длин волокон наблюдается тенденция к снижению поля включения.In order for the device to meet the requirements of the device in which it is to be used, the switching on field of the cold cathode 11 can be changed in several ways. As for the carbon velvet material 25, the longer, narrower tips of the fibers and the lower density of the pile (density of embedding of the fibers) provide greater levels of field enhancement at the tips of the fibers and, therefore, lower the switch-on field for the cold cathode 11. that the distribution (variation) of fiber lengths tends to reduce the field of inclusion.

Поле включения может также варьироваться путем изменения плотности (концентрации) цезиевой соли в растворе с деионизированной водой и путем варьирования числа покрытий, наносимых на кончики и тела углеродных волокон, то есть повышение плотности или числа покрытий (вплоть до некоторого момента) снижает поле включения. Например, в некоторых микроволновых приборах желательно не иметь потока электронов до тех пор, пока напряжение не достигнет полного (максимального) значения. Это может быть достигнуто путем повышения густоты ворса, а также путем уменьшения количества наносимой цезиевой соли либо путем уменьшения числа покрытий или снижения плотности цезиевой соли в растворе с деионизированной водой.The inclusion field can also be varied by changing the density (concentration) of cesium salt in a solution with deionized water and by varying the number of coatings applied to the tips and bodies of carbon fibers, that is, increasing the density or number of coatings (up to a certain moment) reduces the inclusion field. For example, in some microwave devices it is desirable not to have a stream of electrons until the voltage reaches the full (maximum) value. This can be achieved by increasing the density of the pile, as well as by reducing the amount of cesium salt applied or by reducing the number of coatings or reducing the density of cesium salt in a solution with deionized water.

Claims (18)

1. Автоэмиссионный холодный катод, содержащий проводящую подложку;1. Field emission cold cathode containing a conductive substrate; углеродный бархатный материал, прикрепленный к упомянутой подложке;carbon velvet material attached to said substrate; причем углеродный бархатный материал содержит волокна различной длины, покрытые цезиевой солью.moreover, the carbon velvet material contains fibers of various lengths coated with cesium salt. 2. Холодный катод по п.1, отличающийся тем, что каждое волокно состоит из тела и кончика и упомянутая цезиевая соль покрывает либо кончики, либо тела либо покрывает волокна целиком.2. The cold cathode according to claim 1, characterized in that each fiber consists of a body and a tip, and said cesium salt covers either the ends or bodies or covers the entire fibers. 3. Холодный катод по п.2, отличающийся тем, что нанесенное покрытие из упомянутой цезиевой соли представляет собой пленку, имеющую толщину от 1 А до 10 мкм.3. The cold cathode according to claim 2, characterized in that the coating of said cesium salt is a film having a thickness of from 1 A to 10 μm. 4. Холодный катод по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что упомянутая цезиевая соль представляет собой цезиевую соль с низкой работой выхода.4. The cold cathode according to any one of claims 1 to 3, characterized in that said cesium salt is a cesium salt with a low work function. 5. Холодный катод по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что упомянутая цезиевая соль выбрана из группы, состоящей из иодида цезия, теллурата цезия и бромида цезия.5. The cold cathode according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said cesium salt is selected from the group consisting of cesium iodide, cesium telluride and cesium bromide. 6. Холодный катод по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что упомянутый углеродный бархатный материал представляет собой аппликацию Уе1-В1аск®.6. The cold cathode according to any one of claims 1 to 5, characterized in that said carbon velvet material is an application of Be1-B1ask®. 7. Холодный катод по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что он является катодом, работающим в вакууме, составляющем по меньшей мере 10-3 Торр.7. The cold cathode according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it is a cathode operating in a vacuum of at least 10 -3 Torr. 8. Холодный катод по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что проводящая подложка является либо углеродной, либо металлической, причем, когда подложка является металлической, углеродный бархатный материал присоединен к ее поверхности с помощью проводящей эпоксидной смолы.8. The cold cathode according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the conductive substrate is either carbon or metal, and when the substrate is metal, carbon velvet material is attached to its surface using a conductive epoxy resin. 9. Способ нанесения покрытия на углеродный бархатный материал, прикрепленный к проводящей подложке и содержащий волокна различной длины, для изготовления автоэмиссионного холодного като9. The method of coating a carbon velvet material attached to a conductive substrate and containing fibers of various lengths for the manufacture of field emission cold - 3 009410 да, включающий в себя формирование раствора цезиевой соли с низкой работой выхода и деионизированной воды; распыление упомянутого раствора цезиевой соли так, чтобы обеспечивалось образование покрытых цезиевой солью волокон на углеродном бархатном материале;- 3 009410 yes, including the formation of a solution of cesium salt with a low work function and deionized water; spraying said cesium salt solution such that cesium salt-coated fibers are formed on the carbon velvet material; высушивание покрытого углеродного бархатного материала при температуре по меньшей мере 100°С в течение приблизительно 1 ч в вакуумной печи, откачанной до менее чем 1 Торр; и вентилирование упомянутой вакуумной печи до атмосферного давления с использованием сухого азота.drying the coated carbon velvet material at a temperature of at least 100 ° C. for about 1 hour in a vacuum oven evacuated to less than 1 Torr; and venting said vacuum furnace to atmospheric pressure using dry nitrogen. 10. Способ по п.9, отличающийся тем, что упомянутый этап распыления включает в себя создание давления в распылительном средстве с помощью сухого азота.10. The method according to claim 9, characterized in that the said stage of spraying includes the creation of pressure in the spraying means using dry nitrogen. 11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что упомянутую цезиевую соль выбирают из группы, состоящей из иодида цезия, теллурата цезия и бромида цезия.11. The method according to claim 9 or 10, characterized in that said cesium salt is selected from the group consisting of cesium iodide, cesium telluride and cesium bromide. 12. Способ по любому из пп.9-11, отличающийся тем, что упомянутые этапы формирования, распыления, высушивания и вентилирования повторяют до тех пор, пока на множестве волокон углеродного бархатного материала не образуется пленка цезиевой соли, имеющая толщину от 1 А до 10 мкм.12. The method according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the said steps of forming, spraying, drying and venting are repeated until a film of cesium salt is formed on a plurality of fibers of carbon velvet material, having a thickness of from 1 A to 10 microns. 13. Способ изготовления автоэмиссионного холодного катода, включающий в себя формирование раствора цезиевой соли;13. A method of manufacturing a field emission cold cathode, including the formation of a solution of cesium salt; покрытие углеродного бархатного материала, содержащего волокна различной длины, упомянутым раствором цезиевой соли; и присоединение упомянутого углеродного бархатного материала к проводящей подложке.coating a carbon velvet material containing fibers of various lengths with said cesium salt solution; and attaching said carbon velvet material to a conductive substrate. 14. Способ изготовления автоэмиссионного холодного катода, включающий в себя осаждение парообразного раствора цезиевой соли на углеродный бархатный материал, содержащий волокна различной длины;14. A method of manufacturing a field emission cold cathode, including the deposition of a vaporous solution of cesium salt on a carbon velvet material containing fibers of different lengths; формирование кристаллов цезиевой соли на упомянутых волокнах; и присоединение упомянутого углеродного бархатного материала к проводящей подложке.the formation of cesium salt crystals on said fibers; and attaching said carbon velvet material to a conductive substrate. 15. Способ по п.14, отличающийся тем, что упомянутый раствор содержит деионизированную воду, а упомянутый этап формирования состоит в испарении этой деионизированной воды.15. The method according to 14, characterized in that said solution contains deionized water, and said formation step consists in evaporating this deionized water. 16. Способ изготовления автоэмиссионного холодного катода, включающий в себя формирование пленки цезиевой соли, имеющей толщину от 1 А до 10 мкм, на углеродном бархатном материале, содержащем множество волокон различной длины; и присоединение упомянутого углеродного бархатного материала к проводящей подложке.16. A method of manufacturing a field emission cold cathode, which includes forming a film of cesium salt having a thickness of 1 A to 10 μm, on a carbon velvet material containing many fibers of different lengths; and attaching said carbon velvet material to a conductive substrate. 17. Способ изготовления автоэмиссионного холодного катода, включающий в себя прикрепление углеродного бархатного материала, содержащего волокна различной длины, к проводящей подложке;17. A method of manufacturing a field emission cold cathode, comprising attaching a carbon velvet material containing fibers of various lengths to a conductive substrate; погружение упомянутых волокон в расплавленный раствор цезиевой соли; и охлаждение упомянутого раствора в то время, пока упомянутые волокна погружены в упомянутый раствор.immersing said fibers in a molten solution of cesium salt; and cooling said solution while said fibers are immersed in said solution. 18. Способ изготовления автоэмиссионного холодного катода, включающий в себя прикрепление углеродного бархатного материала, содержащего волокна различной длины, к проводящей подложке;18. A method of manufacturing a field emission cold cathode, comprising attaching a carbon velvet material containing fibers of various lengths to a conductive substrate; погружение упомянутых волокон в расплавленный раствор цезиевой соли; удаление упомянутых волокон из упомянутого раствора; и охлаждение упомянутых волокон.immersing said fibers in a molten solution of cesium salt; removing said fibers from said solution; and cooling said fibers.
EA200500228A 2002-07-18 2002-07-18 Field emission cold cathode EA009410B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2002/021283 WO2004010450A1 (en) 2002-07-18 2002-07-18 Field emission cold cathode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200500228A1 EA200500228A1 (en) 2005-08-25
EA009410B1 true EA009410B1 (en) 2007-12-28

Family

ID=30769013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200500228A EA009410B1 (en) 2002-07-18 2002-07-18 Field emission cold cathode

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP1523751A1 (en)
JP (1) JP4295215B2 (en)
CN (2) CN101527238B (en)
AU (1) AU2002322392B2 (en)
BR (1) BR0215809A (en)
CA (1) CA2492853C (en)
EA (1) EA009410B1 (en)
HK (2) HK1078678A1 (en)
IL (1) IL166173A (en)
WO (1) WO2004010450A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2487433C1 (en) * 2011-12-29 2013-07-10 Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "Электрон" Cathode pack of vacuum tube for high-voltage operation

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107385376B (en) * 2017-08-04 2019-07-19 华中科技大学 A kind of spray caesium device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6091186A (en) * 1996-11-13 2000-07-18 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Carbon-containing cathodes for enhanced electron emission

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3610325B2 (en) * 2000-09-01 2005-01-12 キヤノン株式会社 Electron emitting device, electron source, and method of manufacturing image forming apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6091186A (en) * 1996-11-13 2000-07-18 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Carbon-containing cathodes for enhanced electron emission

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
F.CHANG ET AL.: "Large-area, cold, electron emitters for electron emission", IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN, vol. 18, no. 9, February 1976 (1976-02), pages 3097-3098, XP002235109, page 3097-page 3098 *
GARATE E. ET AL.: "NOVEL CATHODE FOR FIELD-EMISSION APPLICATIONS", REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS. NEW YORK, US, VOL. 66, NR. 3, PAGE(S) 2528-2532, XP000529687, ISSN: 0034-6748, page 2529-page 2532 *
KOSAI H. ET AL.: "LONG PULSE CSL IMPREGNATED'FIELD EMISSION CATHODES", REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS. NEW YORK, US, VOL. 61, NR. 7, PAGE(S) 1880-1882, XP000138391, ISSN: 0034-6748, page 1880-page 1882 *
WADHAWAN A. ET AL.: "EFFECTS OF CS DEPOSITION ON THE FIELD-EMISSION PROPERTIES OF SINGLE-WALLED CARBON-NANOTUBE BUNDLES", APPLIED PHYSICS LETTERS, AMERICAN INSTITUTE OF PHYSICS. NEW YORK, US, VOL. 78, NR. 1, PAGE(S) 108-110, XP000994402, ISSN: 0003-6951, page 108-page 110 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2487433C1 (en) * 2011-12-29 2013-07-10 Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "Электрон" Cathode pack of vacuum tube for high-voltage operation

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005533356A (en) 2005-11-04
AU2002322392B2 (en) 2009-05-28
BR0215809A (en) 2007-03-20
CA2492853A1 (en) 2004-01-29
AU2002322392A2 (en) 2004-02-09
HK1135794A1 (en) 2010-06-11
IL166173A0 (en) 2006-01-15
CN101527238B (en) 2011-07-13
JP4295215B2 (en) 2009-07-15
CN101527238A (en) 2009-09-09
IL166173A (en) 2012-02-29
CN1639821A (en) 2005-07-13
CN100508100C (en) 2009-07-01
HK1078678A1 (en) 2006-03-17
CA2492853C (en) 2009-03-31
EP1523751A1 (en) 2005-04-20
EA200500228A1 (en) 2005-08-25
AU2002322392A1 (en) 2004-02-09
WO2004010450A1 (en) 2004-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5648699A (en) Field emission devices employing improved emitters on metal foil and methods for making such devices
CN1120514C (en) Electron tube
US7169437B1 (en) Method of coating an anode/collector with carbon nanotubes
US3466485A (en) Cold cathode emitter having a mosaic of closely spaced needles
US20060043872A1 (en) Electron emission device and fabricating method thereof
US7701126B2 (en) Field emission display incorporating gate electrodes supported by a barrier array laminate
US6683399B2 (en) Field emission cold cathode
JP3250719B2 (en) Cathode for vacuum tube and field emission display
JP2001357771A (en) Electron emission element and its manufacturing method and surface light emitting device and image display device and solid vacuum device
Liu et al. Study on the emission properties of the impregnated cathode with nanoparticle films
EA009410B1 (en) Field emission cold cathode
US7166009B2 (en) Method for making a field emission display
US5711860A (en) Method and apparatus for producing a substrate with low secondary electron emissions
KR100743345B1 (en) Field emission cold cathode
US4410832A (en) EBS Device with cold-cathode
US5619091A (en) Diamond films treated with alkali-halides
GB2076216A (en) Method of fabricating cathode-ray tube
Dyke Progress in electron emission at high fields
US20030042836A1 (en) Carbonized resin coated anode
CN113690120A (en) Patterned transmission anode flat-plate X-ray source device and preparation method thereof
CN115915567A (en) Movable long-life photocathode standard component and implementation method thereof
Anderson et al. Diamond films treated with alkali-halides
JP2001068015A (en) Electronic element
JPS6372032A (en) Manufacture of color cathode-ray tube
KR19990074374A (en) Manufacturing method of diamond thin film for field emitter

Legal Events

Date Code Title Description
FA9A Withdrawal of a eurasian application
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM

MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): RU