SU1023947A1

SU1023947A1 - Material for cold cathodes

Info

Publication number: SU1023947A1
Application number: SU813344724A
Authority: SU
Inventors: А.М. Ивлев; Г.Ф. Лоренц; Л.Г. Фролов; А.П. Коржавый
Original assignee: Предприятие П/Я В-8769
Priority date: 1981-10-06
Filing date: 1981-10-06
Publication date: 1991-05-15

Abstract

МАТЕРИАЛ ДЛЯ ХОЛОДНЫХ КАТОДОВ -газоразр дных приборов, содержащий алюминий и кремний, отличающ и и с тем, что, с целью уменьшени распылени катода, он содержит указа,нные компоненты в следующем соотношений , мас.%: Алюминий 98,35-99,5 Кремний0,5-1,65MATERIAL FOR COLD CATHODS - gas-discharge devices containing aluminum and silicon, which is also distinguished by the fact that, in order to reduce the sputtering of the cathode, it contains decree, these components in the following ratios, wt%: Aluminum 98.35-99.5 Silicon0.5-1.65

Description

Изобретение относитс к.области электронной техники и может быть использовано при разработке и производстве газоразр дных приборов и лазеров.The invention relates to the field of electronic equipment and can be used in the design and manufacture of gas discharge devices and lasers.

В приборах с холодным катодом наблюдаетс процесс распылени материала , который характеризуетс удалением частиц ловерхности катода в результа-. те бомбардировки положительными ионами . Катодное распыление всегда сопровождаетс поглощением рабочего газа распыленными частицами. Изменение I давлени рабочего газа при поглрще; НИИ его пленкой распьшенного мат«риала катода резко вли ет на электрические характеристики приборов и ограни 1ивает их долговечность. Кроме того, :распылеш1ые частицы, попада на арматуру и внутриламповые детали приборов , также снижают электрические/ха рактеристики, a попада на выходные ; окна газоразр дных лазеров, могут j уменьшить их выходную мощность ниже заданных пределов. tIn devices with a cold cathode, a process of sputtering of the material is observed, which is characterized by the removal of particles from the cathode surface as a result. those are bombarded by positive ions. Cathode sputtering is always accompanied by the absorption of the working gas by sprayed particles. The change in the pressure of the working gas when it is better; The scientific research institute by its film of dispersed cathode rial drastically affects the electrical characteristics of devices and limits their durability. In addition,: sprayed particles, falling on the armature and intra-tube parts of the devices, also reduce electrical / performance, and fall on the weekend; windows of gas discharge lasers, can j reduce their output power below the specified limits. t

гg

Известно применение в газоразр д (Л ных приборах алюмини в качестве материала дл холодных катодов. На поверхности катода из алюмини при окислении образуетс прочна пленка окисла, преп тствующа , с одной стороны , дальнейшему окислению поверхности , с другой - вл юща с доволь1C но устойчивой к распылению в газовом It is known to use gas discharge (Aluminum alloy devices as a material for cold cathodes. A strong oxide film forms on the aluminum cathode surface upon oxidation, which, on the one hand, prevents further surface oxidation, on the other hand, is rather resistant to sprayed in gas

00 разр де. Недостатками катодов из чиссо того алк иини вл ютс крупнозерниста структура окисной пленки, спо- .00 bit de. The disadvantages of cathodes of pure Alk IIi are the coarse-grained structure of the oxide film, method.

собствующа распылению катода, и длительный процесс старени , привод щий к растрескиванию защитной окиснойcathode spraying and a long aging process leading to cracking of the protective oxide

пленки катода в приборе и усиленному распылению в местах дефектов.film cathode in the device and enhanced spraying in places of defects.

Долговечность катодов из чистого j алюмини марки АВ 000 не превышает , гЗ,5 - 8,5 ч в жестких режимах работы. I Наиболее близкими к предлагаемому катодному материалу вл ютс сплавы ;алюмини , содержащие в своем составе кремний. . . . Известные катодные материалы на основе алюмини содержащие в своем составе кремний, имеют р д других присадок, такиХч как магний, марганец , медь, железо. Сплав АМЦ содержит в своем состаjBie 0,15 - 0,35% Si; 0,25-0,45% Fe; 1,0-1,4 Mg и 0,2% Mn (в примес х); сплав АК8-06 1,2% Si; 3,9-4,8% Си; 0,4-0,8% Hg; 0,4-1,0% Мп. / Однако; сильное взаимрдёйстви-е при Ьедок с кремнием, например образование прочного соединени , созда ет неоднородности в структуре окисной пленки, привод вще к распылению като да. Срок службы катодов из сплава АК8 В жестких: режимах не превышает 17-25 ч, сплава АМЦ - 370 ч. Кроме т го, катоды из указанных сплавов имею достаточно долгий срок старени в при борах, что приводит к дополнительно му растрескивашю окисной пленки и постепенному усилению распылени кат да, Целью изобретени вл етс уменьшение распылени катода. Указанна цель достигаетс тем, что материал дл холодных катодов газоразр дных приборов на основе сплава , содержащего алюминий и кремний в соотношении, -Алюминий 98,35-99,5 Кремний0,5-1,65 Присадка 1фемни в алк -ийии в ука занном процентном соотношении приводит к образованию специфической микр структуры поверхности, характеризующейс малым ра.змером зерен и их опре деленной ориентацией после окислени что претт тствует распылению. Окисна пленка на поверхности катода из спла алюмини с кремнием характеризуетс малой дефектностью, малым размером зепоэтому мало распыл етс в разр де . Кроме того, процессы старени катодов из сплава алюмини с кремнием составл ет несколько суток, поэтому катод в приборе практически не подвержен старению и обладает стабильными параметрами в течение длительного срока службы. Срок службы катодов из сплава алюмини с кремнием в жестких режимах составил более 1000 ч. содержание кремни в сплаве с алюминием менее 0,5% приводит к росту зернистости структуры окисной пленки На поверхности катода из-за малого Ьли ни црисадКи кремни на свойства окисной Пленки. Содержание кремни в сплаве с алюминием более 1,65% также нежелательно, так как 1,65% вл етс предельной концентрацией растворимости кремни в алюминии. Кремний раствор етс в решетке алюмини , образуй твердый раствор. При содержании кремни больше он по вл етс в сплаве в свободном виде и способствует образованию неоднородной по структуре окисной пленки, котора распыл етс в разр де. Данный катодный материал применен дл холодных катодов газоразр дных гелий-Неоновых лазеров. Долговечность ранее примен вшихс в приборах катодов Из сплава АМЦ не превышала 370500 ч, долговечность катодов Из пред-, лагаемого материала (99% А1+1% Si) составила. 1200 ч в том же режиме, причем катоды находились после испытани в рабочем состо нии. Использование данного материала в качестве холодных катодов газоразр дных приборов и лазеров позволит существенно снизить катодное распыление , а следовательно, увеличить долговечность лриборов.The durability of cathodes of pure j aluminum brand AB 000 does not exceed, CZ, 5 - 8.5 hours in hard operating conditions. I The closest to the proposed cathode material are alloys, aluminum containing silicon in its composition. . . . The known cathode materials based on aluminum containing silicon contain a number of other additives, such as magnesium, manganese, copper, and iron. The AMC alloy contains in its composition a jBie of 0.15 - 0.35% Si; 0.25-0.45% Fe; 1.0-1.4 Mg and 0.2% Mn (in impurities x); alloy AK8-06 1.2% Si; 3.9-4.8% C; 0.4-0.8% Hg; 0.4-1.0% Mp. / But; A strong interdependence with silicon and silicon, for example, the formation of a strong compound, creates discontinuities in the structure of the oxide film, leading to the sputtering of the cathode. The life of cathodes of the AK8 alloy In hard: modes does not exceed 17-25 hours, AMC alloy - 370 hours. In addition, the cathodes of these alloys have a sufficiently long aging time in the instruments, which leads to an additional cracked oxide film and a gradual Catalyst Spray Gain. The aim of the invention is to reduce cathode sputtering. This goal is achieved by the fact that the material for cold cathodes of gas-discharge devices based on an alloy containing aluminum and silicon in a ratio is -Aluminum 98.35-99.5 Silicon 0.5-1.65 Additive 1 mineral in alk-iy in the specified percentage This ratio leads to the formation of a specific micr structure of the surface, characterized by a small grain size and a certain orientation after oxidation, which does not spray. The oxide film on the surface of a cathode of an alloy of aluminum and silicon is characterized by a small imperfection, a small size and therefore there is little dispersion in the discharge. In addition, the aging processes of cathodes made of an aluminum-silicon alloy are several days, so the cathode in the device is practically not subject to aging and has stable parameters over a long service life. The service life of cathodes made of an aluminum-silicon alloy in hard conditions was more than 1000 hours. The silicon content in the alloy with aluminum of less than 0.5% leads to an increase in the grain size of the oxide film structure. On the cathode surface, because of the small silicon carbide on the properties of the oxide film. A silicon content of more than 1.65% in an alloy with aluminum is also undesirable, since 1.65% is the ultimate solubility concentration of silicon in aluminum. Silicon dissolves in the aluminum lattice to form a solid solution. When the content of silicon is more, it appears in the alloy in a free form and contributes to the formation of a heterogeneous in structure oxide film, which is sprayed in the discharge. This cathode material is used for cold cathodes of gas-discharge helium-neon lasers. The durability of previously used cathode devices From an alloy of the AMC did not exceed 370500 h, the cathode durability Of the material predicted (99% A1 + 1% Si) was. 1200 hours in the same mode, the cathodes being after the test in working condition. The use of this material as cold cathodes of gas-discharge devices and lasers will significantly reduce cathode sputtering and, consequently, increase the durability of devices.

Claims

MATERIAL FOR COLD CATHODS. Gas-discharge devices containing aluminum and silicon, characterized in that, in order to reduce cathode sputtering, it contains these components in the following ratio, wt.%:

Aluminum 98.35-99.5

Silicon 0.5-1.65