SU868881A1 - Материал дл вторичноэлектронных катодов - Google Patents

Description

(54) МАТЕРИАЛ ДЛЯ ВТОРИЧНОЭЛЕКТРОННЫХ КАТОДОВ

1

Изобретение относитс  к электронной технике, в частности к созданию вторично-эмиссионного материала дл  высокотемпературных синтерированных и металлокерамических катодов, используемых в электровакуумной технике , в частности СВЧ-приборов м-типа

Известны материалы-дл  вторичноэлектронных катодов электровакуумных приборов, содержащие окисел редкоземельного металла (РЗМ) или иттри  Щи 2.

Однако такие катоды не удовлетвор ют требовани м термоустойчйвости, долговечности и надежности электронных приборов.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  материал дл  вторичноэлектронных катодов на основе окиси иттри , который с целью повышени  коэффициента вторичной электронной эмиссии (КВЭЭ) и работы выхода содержит окись алюмини , причем ее количество не превышает 40 вес.% З.

При использовании этого материала в катодах, например с вольфрамовой основой, не происходит зам(йтного образовани  твердых вольфраматов иттри , снижающих долговечность катоДов , в силу первоочередного испарени  окиси алюмини  в виде фаз типа дСмОч и ее низших окислов.

Однако ввиду большой летучести окислов алюмини  и фаз типа А fWO происходит быстрое их напыление на анодную систему и другие менее нагретые детали приборов. Окись алюмини  обладает хорошими изол ционными

10 и вторичноэмиссионными свойствами (КВЭЭ 4,5-8,1). В св зи с этим при ее напылении на замедл ющую систему происходит локализаци  зар дов и возникает св занный с ней вторично15 электронный резонанс. В результате снижаетс  электрическа  прочность приборов, что приводит к пробо м, искрени м, запылению катода материалами электродов, уменьшению КВЭЭ

20 катода, а следовательно к нестабильности параметров и уменьшению долговечности всего издели  в целом.

Цель изобретени  - создание вторичноэмиссионного материала, обес25 печивающего повышение долговечности электровакуумных приборов.

Указанна  цель достигаетс  тем, что вторичноэмиссионный материал, содержащий окись иттри  и стабилизирующую добавку,содержит в качестве

30 стабилизирующей добавки смесь или твердый раствор двуокиси циркони  .и окиси сканди  при следующем соотношении компонентов, вес.%: Окись иттри  95-48 Двуокись циркони  0,3-50 Окись сканди  Остальное Предельные соотношени  ингредиентов предлагаемого материала определ лись тем, что при увеличении количества стабилизирующей добавки более 50-52 вес.% наблюдаетс  усиленное выделение ее компонентов с поверхности и объема катода с последующей ,их интенсивной конденсацией на менее нагретые детали приборов. Это влечет за собой увеличение шероховатости прверхности катодов, что при водит к уменьшению КВЭЭ, пробо м, искрени м, следовательно, к нестабил ности параметров изделий. Увеличение содержани  окиси иттри  более 95 Bec понижает долговечность катодов с предлагаемым .материалом в св зи с тем, что помимо испарени  компонентов стабилизирующей добавки, происхо дит объединение приповерхностной области катодов основным эмиссионноактивным веществом (окисью иттри ). Преимущества предлагаемого вторичноэмиссионного мат;ериала заключаютс  в том, что окислы сканди  и цир кони   вл ютс  0олее устойчивыми к действию электронно-ионной бомбардировки , тепловым нагрузкам, а также оказываютс  более инертнЕЛШ, чем окись алюмини  по отношению к металлической матрице, что должно привести к существенному увеличению долговечности катодов. Как показали проведенные исследо вани , из-за большой термодинамической устойчивости окислов циркони  и сканди , возникающие на внутриламповых детал х приборов пленки этих окислов образуютс  значительно медленнее по сравнению с пленками окиси алюмини , имеют при этом мень ший вторичноэмиссионный ток и лучшую электропроводность. Последние факторы привод т к увеличению срока службы катодов с добавками указанны окислов, а также к увеличению электропрочности и стабильности парамет ров приборов, ввиду резкого уменьше ни  уровн  локализации зар дов, вто ричноэлектронного резонанса, пророе и искрений. Система 2 обладает высокой термической стабильностью и гораздо большей электропроводностью по сравнению с известной. Од ной из возможных причин стабильност электропроводности предлагаемого ма териала  вл етс  благопри тное соот ношение радиусов катионов, вследств чего затруднено упор дочение труктуры твердых растворов и образовани микродоменов плохопровод щей фазы. , Значительное понижение активности YiOj за счет образовани  указанных твердых растворов должно способствовать повышению стабильности предлагаемого вторичноэмиссионного мате- риала по отношению к тугоплавким металлам и продуктам их окислени , а следовательно, увеличению срока его эксплуатации. На чертеже показана зависимость КВЭЭ катодов с предлагаемым материалом от энергии первичных электронов дл  составов, отвечающих граничным и средним значени м ингредиентов, вес.%: Крива  1 Окись иттри  95 Двуокись циркони  0,3, Окись сканди  4,7 Крива  2 Окись иттри  91 Двуокись циркони  4,5 Окись сканди  4,5 Крива  3 Окись иттри  77 Двуокись циркони  19,2 Окись сканди  3,8 Крива  4 Окись иттри  48,0 Двуокись циркони  50,0 Окись сканди  2,0 Таким образом, дл  образцов с содержанием двуокиси циркони  до 20 вес.%, максимальный КВЭЭ составл ет 2,1 ±0,1 при энергии первичных электродов 350-500 эВ. При увеличении содержани  двуокиси циркони  до 50 вес.% наблюдаетс  существенное повышение максимума КВЭЭ до 3,3 (крива  4) в том же энергетическом интервале. Образование области .непрерывных твердых растворов в системе y Q -ZrOa-ScgO позвол ет получать образцы катодов с заранее заданными параметрами КВЭЭ в ширюком интервале значений. При определенных значени х ингредиентов (крива  3), наблюдаетс  значительное расширение максимума на кривой ff f(E) вплоть до энергии первичных электронов л/ 1 кВ (при дальнейшем увеличении энергии первичного пучка происходит резкий спад значений КВЭЭ до величин, соютветствующих образцам с меньшим содержанием двуокиси циркони . Это свидетельствует о по влении положительного эффекта стабилизации максимсшьных значений КВЭЭ. Этот факт объ сн етс  изменением фазовых соотнс иений в системе YaOg-ZrO -Sc O Наличие стабилизации КВЗЭ дл  большого интервала энергий первичных электронов позвол ет примен ть катоды с предлагаемым материалом в приборах , работающих в большом диапазоне импульсных режимов. Как показывают проведенные термодинамические расчеты, применение вкачестве стабилизирующей добавки смеси двуокиси ЦИРКОНИЯ и окиси скан

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Материал для вторичноэлектроиных катодов, содержащий окись иттрия и стабилизирующую добавку, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности приборов, в качестве стабилизирующей добавки использована смесь’ или твердый раствор двуокиси циркония с окисью скандия при следующем соотношении компонентов, вес.%:

   Окись иттрия 95-48

   Двуокись циркония 0,3-50 Окись скандия Остальное