eng
Выпуск #2/2013
А. Колодяжный, Е. Шешин
Использование холодной физической плазмы для формовки автокатода на основе углеродных волокон
Использование холодной физической плазмы для формовки автокатода на основе углеродных волокон
Просмотры: 2741
Катодолюминесцентные лампы перспективны в качестве источников искусственного освещения. В них люминофор, возбуждаемый потоком электронов с автоэмиссионного катода, испускает видимый свет. Соперничая по светоотдаче со светодиодными источниками, катодолюминесцентные лампы выгодно отличаются от них полным отсутствием токсичных материалов. На взгляд авторов, для серийного производства автокатодов наиболее перспективна технология использования углеродного волокна, заключенного в стеклянный капилляр, с последующей формовкой холодной плазмой аргона.
Теги: carbon fiber cathodoluminescent light sources cold physical plasma катодолюминесцентные источники света углеродное волокно холодная физическая плазм
В светотехнической промышленности большие надежды возлагают на катодолюминесцентные источники света (КИС) на основе автоэмиссионного катода из углеродных волокон. Однако сложность выполнения требований к качеству катода сильно ограничивает крупносерийный выпуск этих приборов. Необходимо одновременно соблюдать стабильность и равномерность автоэмиссионного изображения, низкое напряжение включения, стабильность эмиссионного тока – все эти условия недостаточно технологичны для серийного производства. Из множества вариантов изготовления автоэмиссионных катодов на наш взгляд наиболее перспективной технологией является технология использования полиакрилонитрильного (ПАН) углеродного волокна (УВ), заключенного в стеклянный капилляр.
Эффективным методом улучшения эмиссионных свойств является тренировка (формовка) катода при многоступенчатом или линейчатом режиме токоотбора, а также различные способы формовки.
В предлагаемой работе впервые предложен и опробован новый метод формовки автокатодов – обработка автокатодов на основе УВ, заключенного в стеклянный капилляр, холодной плазмой аргона. Для формовки катода в качестве генератора холодной плазмы применяли холодноплазменный аргоновый коагулятор (ХПАК) ArCPC-1. Этот способ позволяет значительно улучшить эмиссионные свойства автокатодов: пучки волокон, прошедшие обработку холодной плазмой аргона, при работе в вакууме дают стабильный эмиссионный ток, эмиссионные центры распределены равномерно по рабочей поверхности катода. Поверхность пучка волокон УВ, подвергнутых травлению в холодной плазме аргона, становится более равномерной.
Одним из ключевых моментов исследований является подбор оптимальных рабочих параметров процесса травления автоэмиссионных катодов. Проведены эксперименты по исследованию влияния различных режимов работы коагулятора на предварительную формовку автоэмиссионного катода на основе ПАН УВ.
Предполагается, что полученные результаты приобретут практическое значение при разработке приборов эмиссионной электроники, в частности катодолюминесцентных источников света. Технологические приемы и методы, предложенные и использованные в работе, могут послужить основой при разработке промышленной технологии производства.
Известно, что применение КИС ограничено кругом задач, где они используются в виде электронно-лучевых трубок в мониторах и телевизорах. Однако развитие автоэмиссионных технологий открывает новые области для реализации всех преимуществ катодолюминесцентных источников света. А таких положительных сторон много: высокая экологичность, устойчивость к механическим вибрациям, низкая инерционность, широкий диапазон рабочих температур и диапазон цветности, высокая яркость, долговечность, отсутствие греющихся частей.
В активных исследованиях автоэмиссионных свойств различных материалов особое место занимают углеродные материалы [1], в том числе углеродные волокна (УВ). Наиболее распространенными являются полиакрилонитрильные (ПАН) УВ [2]. В первую очередь это объясняется их доступностью и высокой повторяемостью свойств. ПАН УВ – продукты пиролиза полимерных волокон на основе полиакрилонитрила и их последующей высокотемпературной обработки. УВ имеют диаметр 6–10 мкм и состоят на 99,9% из углерода.
Непревзойденные достоинства автокатодов на основе УВ – долговечность, а также доступность и дешевизна материала для их производства. Однако пока выпуск серийных приборов с автоэмиссионными катодами на основе УВ весьма ограничен. Предлагалось множество вариантов изготовления автокатода из УВ, но ни один из них не являлся достаточно технологичным для производства. В работе [3] был предложен метод изготовления автокатода, когда пучок УВ по специальной технологии заключен в стеклянный капилляр. Такая конструкция автокатода обеспечивала центрированный и ориентированный вдоль оси электронного прожектора пучок УВ при отсутствии механических нагрузок на волокна (рис. 1).
Известно, что параметры микровыступов на эмитирующей поверхности катода в основном определяют его автоэмиссионные свойства. В работах [4] и [5] приведены качественные результаты, показывающие существенное влияние шероховатости поверхности автоэмиссионного катода на величину эмиссионного тока. Таким образом, для получения большей стабильности и равномерности автоэмиссионного изображения, низкого напряжения включения, высокой стабильности эмиссионного тока эмитирующая часть катода должна быть равномерной и не иметь ярко выраженных выступов.
Для улучшения структуры катода используют метод тренировки катода при многоступенчатом или линейчатом режиме токоотбора. После тренировки микроструктура рабочей поверхности, а следовательно, и стабильность эмиссионного тока релаксируют к некоторому оптимальному значению. Впервые метод был описан в работе [6]. Для улучшения автоэмиссионных характеристик катода перед тренировкой необходимо провести операцию формовки. Работа [7] дает общие представления о влиянии поверхности углеродного материала на его эмиссионные свойства, в ней описаны следующие методы обработки поверхности: электроэрозионная, механическая, электроэрозионная с последующим отжигом в среде фтора. Однако, к сожалению, для массового изготовления катодов эти методы не подходят из-за дороговизны и сложности автоматизации. В работе [8] предложен метод травления пучка УВ коронным разрядом на воздухе (ТКР). Но и он не лишен недостатков – результаты зависят от внешних условий (влажности воздуха, концентрации газов в атмосфере), по окончании формовки необходимо очищать УВ от сажи и осевшей пыли.
В этом отношении использование холодной физической плазмы очень перспективно. Суть метода состоит в бомбардировке УВ ионами инертного газа. По сравнению с описанными выше способами формовки преимущества данного метода заключены в его доступности, отсутствии зависимости от внешних условий, а также в простоте использования с технологической точки зрения.
В качестве генератора холодной плазмы в эксперименте мы использовали холодноплазменный аргоновый коагулятор (ХПАК) ArCPC-1 (рис. 2). Принцип действия ArCPC-1 состоит в ионизации струи инертного газа (аргона) с помощью униполярного высокочастотного электроискрового разряда. Струя аргона исключает образование сажи и оседание пыли на УВ, поэтому необходимость очистки УВ по окончании формовки отпадает.
Задача состояла в подборе оптимальных параметров для процесса формовки автокатодов: рабочего напряжения коагулятора, величины потока инертного газа (аргона), времени воздействия, расстояния от УВ до холодноплазменного разряда. Было проведено три эксперимента, в ходе которых исследовали зависимость расстояния от УВ до холодноплазменного разряда и времени воздействия на формовку автокатода на основе остеклованных ПАН УВ. Принципиальная схема установки, использовавшаяся в данных экспериментах, представлена на рис.3. По окончании формовки поверхность катодов проанализирована в растровом электронном микроскопе (РЭМ) FEI Quanta 200 MK2.
Затем автоэмиссионные катоды были помещены в высоковакуумную камеру на основе турбомолекулярного насоса Agilent Technologies Turbo-V 301-AG, где при давлении ~10-6 Торр подверглись тренировке при многоступенчатом режиме токоотбора. Другая часть исследований была посвящена автоэмиссионным характеристикам катодов и включала анализ вольт-амперных (ВА) характеристик и получение автоэмиссионных изображений. Катоды были включены в диодном режиме.
В первом эксперименте по исследованию влияния холодной плазмы использованы четыре образца – катоды A1, A2, A3 и A4. Расстояние от эмитирующей части катода до холодноплазменного разряда подбиралось таким образом, чтобы пробои между ними происходили с периодом 0,5 с и 0,25 с. В опыте с Т = 0,5 с использованы катоды A1, А2 и A3 (расстояние 1 см), в опыте с Т = 0,25 с использован катод A4 (расстояние 0,5 см). Обнаружено, что по достижении времени формовки порядка 2–3 мин количество пробоев в единицу времени заметно сокращается. На основании анализа РЭМ-изображения катода A4 (рис. 4), можно судить о том, что причина появления этого эффекта – в образовании более равномерной поверхности эмитирующей части катода. С катодов A1–A4 были сняты вольт-амперные характеристики (ВАХ) и получены их автоэмиссионные изображения при максимальных измеренных токах (рис. 5). При анализе ВАХ катодов A1–A3 замечено, что характеристики практически не меняются при вариациях времени формовки. Изменения ВАХ наблюдаются лишь у катода A4 (уменьшение напряжения включения, большая крутизна ВАХ). Автоэмиссионные изображения катодов A1–A3 выделялись не слишком высокой стабильностью, в отличие от изображения катода A4. Следовательно, данные условия не придают способу формовки автоэмиссионного катода эффективность.
Зато условия формовки катода A4 позволяют выбрать путь разработки более эффективного способа. Он был исследован во втором эксперименте, в котором использованы образцы катодов B1, B2 и B3. Холодноплазменный разряд непосредственно касался эмитирующей части катода. В этом случае частоту пробоев можно принять равной частоте рабочего напряжения аргонового коагулятора ХПАК. По окончании формовки анализ РЭМ-изображений катодов показал, что поверхность катодов стала более однородной (рис. 6). При этом, однако, заметно появление отверстий на боковых поверхностях на концах УВ, возникших из-за бомбардировки их ионами аргона. С одной стороны, это приводит к увеличению количества эмиссионных центров, благодаря чему увеличивается общая площадь эмитирующей поверхности. Однако такая эмиссия плохо контролируема, из-за чего автоэмиссионное изображение может быть нестабильным. Также появление отверстий на боковой поверхности приводит к уменьшению прочности УВ.
Были проанализированы ВАХ и автоэмиссионные изображения при максимальных значениях измеренных токов, снятые с катодов B1–B3 (рис. 7). Выявлена их явная зависимость от времени формовки катода. Когда время формовки не превышает 3–4 мин, наблюдается улучшение таких параметров ВАХ, как крутизна и напряжение включения. Это объясняется стравливанием неоднородностей с поверхности катода и появлением новых эмиссионных центров из-за бомбардировки боковой поверхности УВ ионами аргона. Однако, когда время формовки превышало 5 мин, наблюдалось явное ухудшение характеристик из-за снижения прочности и обламывания УВ.
Эксперимент позволил утверждать, что данный метод является эффективным способом улучшения автоэмиссионных характеристик катода, однако для определения оптимальных условий формовки требуется продолжить исследования.
В третьем эксперименте эмитирующая часть катода была полностью помещена в холодноплазменный разряд. В опытах использованы образцы катодов C1, C2 и C3. Аналогично условиям второго эксперимента частота пробоев принята равной частоте рабочего напряжения ХПАК. Согласно РЭМ-изображению катода C1 (рис. 8) поверхность катода стала однородной и приобрела округлую форму. Однако при увеличении 5000× обнаружено, что размеры отверстий, образовавшиеся на боковой поверхности УВ, стали намного больше тех, которые наблюдались во втором эксперименте, причем отверстия располагаются по всей длине УВ. Конечно, это ведет к значительному снижению прочности УВ, из-за чего появляется дрожание, которое в совокупности с эмиссией из этих отверстий приводит к нестабильности автоэмиссионного изображения. ВАХ и автоэмиссионные изображения при максимальных измеренных токах для катодов C1–C3 представлены на рис. 9. Из результатов эксперимента видно, что для улучшения автоэмиссионных характеристик катода данный способ формовки не подходит, так как автоэмиссионное изображение не отличается стабильностью, несмотря на улучшение ВАX.
Информация о площадях эмитирующей поверхности катодов и коэффициентах усиления поля, полученная с помощью ВАХ исследуемых образцов, позволяет прогнозировать автоэмиссионные свойства катодов при ином времени воздействия и судить о возможностях использования каждого из способов в условиях промышленного производства. Тенденции к ухудшению характеристик катодов из-за снижения прочности и обламывания УВ проявляются при увеличении времени формовки до 5 мин (рис. 10 и 11). Данные о катодах без обработки и обработанных ТКР были взяты из работы [8] для сравнения с полученными результатами.
На основании проведенных экспериментов можно видеть, что у автоэмиссионных катодов, сформированных в условиях, когда холодноплазменный разряд непосредственно касался эмитирующей части катода, заметно улучшается стабильность эмиссионного тока и увеличивается равномерность распределения эмиссионных центров по рабочей поверхности катода. В совокупности это позволяет получить стабильное и равномерное автоэмиссионное изображение при малых напряжениях включения и рабочем напряжении. Тогда автоэмиссионные катоды на основе остеклованных ПАН УВ можно будет использовать в КИС в качестве источников свободных электронов.
Литература
Kroto H.W., Heath J.R., O’Brien S.C., Curl R.F., Smaley. R.E. C60: Buckminsterfullerene. – Nature, 1985, v. 318, p.162.
Watt W. Production and properties of high modulus carbon fibers. – Proceedings of the Royal Society, 1970, A319, №1536, p.5.
Iijima S. Herical microtubules of graphitic carbon. – Nature, 1991, v. 354, p.56.
Бондаренко Б.В., Макуха В.И., Рыбаков Ю.Л., Шаров В.Б., Шешин Е.П. Влияние шероховатости поверхности автокатодов на их эмиссионные характеристики. – Радиотехника и Электроника, 1987, т. 32, №12, с. 2606–2610.
Бондаренко Б.В., Макуха В.И., Шешин Е.П. Модель микрорельефа автокатода с развитой рабочей поверхностью. – Физические явления в электронных приборах. – М.: МФТИ, 1986, с.18–21.
Бондаренко Б.В., Шешин Е.П. и др. Исследование эрозии углеродных автокатодов в камере РЭМ. – Электронная техника, 1986, № 4, с 8–12.
Шешин Е.П. Структура поверхности и автоэмиссионные свойства углеродных материалов. – М.: МФТИ, 2001.
Лешуков М.Ю. Эмиссионные свойства углеродных волокон и катодолюминесцентные источники света на их основе. – М.: МФТИ, 2004.
Эффективным методом улучшения эмиссионных свойств является тренировка (формовка) катода при многоступенчатом или линейчатом режиме токоотбора, а также различные способы формовки.
В предлагаемой работе впервые предложен и опробован новый метод формовки автокатодов – обработка автокатодов на основе УВ, заключенного в стеклянный капилляр, холодной плазмой аргона. Для формовки катода в качестве генератора холодной плазмы применяли холодноплазменный аргоновый коагулятор (ХПАК) ArCPC-1. Этот способ позволяет значительно улучшить эмиссионные свойства автокатодов: пучки волокон, прошедшие обработку холодной плазмой аргона, при работе в вакууме дают стабильный эмиссионный ток, эмиссионные центры распределены равномерно по рабочей поверхности катода. Поверхность пучка волокон УВ, подвергнутых травлению в холодной плазме аргона, становится более равномерной.
Одним из ключевых моментов исследований является подбор оптимальных рабочих параметров процесса травления автоэмиссионных катодов. Проведены эксперименты по исследованию влияния различных режимов работы коагулятора на предварительную формовку автоэмиссионного катода на основе ПАН УВ.
Предполагается, что полученные результаты приобретут практическое значение при разработке приборов эмиссионной электроники, в частности катодолюминесцентных источников света. Технологические приемы и методы, предложенные и использованные в работе, могут послужить основой при разработке промышленной технологии производства.
Известно, что применение КИС ограничено кругом задач, где они используются в виде электронно-лучевых трубок в мониторах и телевизорах. Однако развитие автоэмиссионных технологий открывает новые области для реализации всех преимуществ катодолюминесцентных источников света. А таких положительных сторон много: высокая экологичность, устойчивость к механическим вибрациям, низкая инерционность, широкий диапазон рабочих температур и диапазон цветности, высокая яркость, долговечность, отсутствие греющихся частей.
В активных исследованиях автоэмиссионных свойств различных материалов особое место занимают углеродные материалы [1], в том числе углеродные волокна (УВ). Наиболее распространенными являются полиакрилонитрильные (ПАН) УВ [2]. В первую очередь это объясняется их доступностью и высокой повторяемостью свойств. ПАН УВ – продукты пиролиза полимерных волокон на основе полиакрилонитрила и их последующей высокотемпературной обработки. УВ имеют диаметр 6–10 мкм и состоят на 99,9% из углерода.
Непревзойденные достоинства автокатодов на основе УВ – долговечность, а также доступность и дешевизна материала для их производства. Однако пока выпуск серийных приборов с автоэмиссионными катодами на основе УВ весьма ограничен. Предлагалось множество вариантов изготовления автокатода из УВ, но ни один из них не являлся достаточно технологичным для производства. В работе [3] был предложен метод изготовления автокатода, когда пучок УВ по специальной технологии заключен в стеклянный капилляр. Такая конструкция автокатода обеспечивала центрированный и ориентированный вдоль оси электронного прожектора пучок УВ при отсутствии механических нагрузок на волокна (рис. 1).
Известно, что параметры микровыступов на эмитирующей поверхности катода в основном определяют его автоэмиссионные свойства. В работах [4] и [5] приведены качественные результаты, показывающие существенное влияние шероховатости поверхности автоэмиссионного катода на величину эмиссионного тока. Таким образом, для получения большей стабильности и равномерности автоэмиссионного изображения, низкого напряжения включения, высокой стабильности эмиссионного тока эмитирующая часть катода должна быть равномерной и не иметь ярко выраженных выступов.
Для улучшения структуры катода используют метод тренировки катода при многоступенчатом или линейчатом режиме токоотбора. После тренировки микроструктура рабочей поверхности, а следовательно, и стабильность эмиссионного тока релаксируют к некоторому оптимальному значению. Впервые метод был описан в работе [6]. Для улучшения автоэмиссионных характеристик катода перед тренировкой необходимо провести операцию формовки. Работа [7] дает общие представления о влиянии поверхности углеродного материала на его эмиссионные свойства, в ней описаны следующие методы обработки поверхности: электроэрозионная, механическая, электроэрозионная с последующим отжигом в среде фтора. Однако, к сожалению, для массового изготовления катодов эти методы не подходят из-за дороговизны и сложности автоматизации. В работе [8] предложен метод травления пучка УВ коронным разрядом на воздухе (ТКР). Но и он не лишен недостатков – результаты зависят от внешних условий (влажности воздуха, концентрации газов в атмосфере), по окончании формовки необходимо очищать УВ от сажи и осевшей пыли.
В этом отношении использование холодной физической плазмы очень перспективно. Суть метода состоит в бомбардировке УВ ионами инертного газа. По сравнению с описанными выше способами формовки преимущества данного метода заключены в его доступности, отсутствии зависимости от внешних условий, а также в простоте использования с технологической точки зрения.
В качестве генератора холодной плазмы в эксперименте мы использовали холодноплазменный аргоновый коагулятор (ХПАК) ArCPC-1 (рис. 2). Принцип действия ArCPC-1 состоит в ионизации струи инертного газа (аргона) с помощью униполярного высокочастотного электроискрового разряда. Струя аргона исключает образование сажи и оседание пыли на УВ, поэтому необходимость очистки УВ по окончании формовки отпадает.
Задача состояла в подборе оптимальных параметров для процесса формовки автокатодов: рабочего напряжения коагулятора, величины потока инертного газа (аргона), времени воздействия, расстояния от УВ до холодноплазменного разряда. Было проведено три эксперимента, в ходе которых исследовали зависимость расстояния от УВ до холодноплазменного разряда и времени воздействия на формовку автокатода на основе остеклованных ПАН УВ. Принципиальная схема установки, использовавшаяся в данных экспериментах, представлена на рис.3. По окончании формовки поверхность катодов проанализирована в растровом электронном микроскопе (РЭМ) FEI Quanta 200 MK2.
Затем автоэмиссионные катоды были помещены в высоковакуумную камеру на основе турбомолекулярного насоса Agilent Technologies Turbo-V 301-AG, где при давлении ~10-6 Торр подверглись тренировке при многоступенчатом режиме токоотбора. Другая часть исследований была посвящена автоэмиссионным характеристикам катодов и включала анализ вольт-амперных (ВА) характеристик и получение автоэмиссионных изображений. Катоды были включены в диодном режиме.
В первом эксперименте по исследованию влияния холодной плазмы использованы четыре образца – катоды A1, A2, A3 и A4. Расстояние от эмитирующей части катода до холодноплазменного разряда подбиралось таким образом, чтобы пробои между ними происходили с периодом 0,5 с и 0,25 с. В опыте с Т = 0,5 с использованы катоды A1, А2 и A3 (расстояние 1 см), в опыте с Т = 0,25 с использован катод A4 (расстояние 0,5 см). Обнаружено, что по достижении времени формовки порядка 2–3 мин количество пробоев в единицу времени заметно сокращается. На основании анализа РЭМ-изображения катода A4 (рис. 4), можно судить о том, что причина появления этого эффекта – в образовании более равномерной поверхности эмитирующей части катода. С катодов A1–A4 были сняты вольт-амперные характеристики (ВАХ) и получены их автоэмиссионные изображения при максимальных измеренных токах (рис. 5). При анализе ВАХ катодов A1–A3 замечено, что характеристики практически не меняются при вариациях времени формовки. Изменения ВАХ наблюдаются лишь у катода A4 (уменьшение напряжения включения, большая крутизна ВАХ). Автоэмиссионные изображения катодов A1–A3 выделялись не слишком высокой стабильностью, в отличие от изображения катода A4. Следовательно, данные условия не придают способу формовки автоэмиссионного катода эффективность.
Зато условия формовки катода A4 позволяют выбрать путь разработки более эффективного способа. Он был исследован во втором эксперименте, в котором использованы образцы катодов B1, B2 и B3. Холодноплазменный разряд непосредственно касался эмитирующей части катода. В этом случае частоту пробоев можно принять равной частоте рабочего напряжения аргонового коагулятора ХПАК. По окончании формовки анализ РЭМ-изображений катодов показал, что поверхность катодов стала более однородной (рис. 6). При этом, однако, заметно появление отверстий на боковых поверхностях на концах УВ, возникших из-за бомбардировки их ионами аргона. С одной стороны, это приводит к увеличению количества эмиссионных центров, благодаря чему увеличивается общая площадь эмитирующей поверхности. Однако такая эмиссия плохо контролируема, из-за чего автоэмиссионное изображение может быть нестабильным. Также появление отверстий на боковой поверхности приводит к уменьшению прочности УВ.
Были проанализированы ВАХ и автоэмиссионные изображения при максимальных значениях измеренных токов, снятые с катодов B1–B3 (рис. 7). Выявлена их явная зависимость от времени формовки катода. Когда время формовки не превышает 3–4 мин, наблюдается улучшение таких параметров ВАХ, как крутизна и напряжение включения. Это объясняется стравливанием неоднородностей с поверхности катода и появлением новых эмиссионных центров из-за бомбардировки боковой поверхности УВ ионами аргона. Однако, когда время формовки превышало 5 мин, наблюдалось явное ухудшение характеристик из-за снижения прочности и обламывания УВ.
Эксперимент позволил утверждать, что данный метод является эффективным способом улучшения автоэмиссионных характеристик катода, однако для определения оптимальных условий формовки требуется продолжить исследования.
В третьем эксперименте эмитирующая часть катода была полностью помещена в холодноплазменный разряд. В опытах использованы образцы катодов C1, C2 и C3. Аналогично условиям второго эксперимента частота пробоев принята равной частоте рабочего напряжения ХПАК. Согласно РЭМ-изображению катода C1 (рис. 8) поверхность катода стала однородной и приобрела округлую форму. Однако при увеличении 5000× обнаружено, что размеры отверстий, образовавшиеся на боковой поверхности УВ, стали намного больше тех, которые наблюдались во втором эксперименте, причем отверстия располагаются по всей длине УВ. Конечно, это ведет к значительному снижению прочности УВ, из-за чего появляется дрожание, которое в совокупности с эмиссией из этих отверстий приводит к нестабильности автоэмиссионного изображения. ВАХ и автоэмиссионные изображения при максимальных измеренных токах для катодов C1–C3 представлены на рис. 9. Из результатов эксперимента видно, что для улучшения автоэмиссионных характеристик катода данный способ формовки не подходит, так как автоэмиссионное изображение не отличается стабильностью, несмотря на улучшение ВАX.
Информация о площадях эмитирующей поверхности катодов и коэффициентах усиления поля, полученная с помощью ВАХ исследуемых образцов, позволяет прогнозировать автоэмиссионные свойства катодов при ином времени воздействия и судить о возможностях использования каждого из способов в условиях промышленного производства. Тенденции к ухудшению характеристик катодов из-за снижения прочности и обламывания УВ проявляются при увеличении времени формовки до 5 мин (рис. 10 и 11). Данные о катодах без обработки и обработанных ТКР были взяты из работы [8] для сравнения с полученными результатами.
На основании проведенных экспериментов можно видеть, что у автоэмиссионных катодов, сформированных в условиях, когда холодноплазменный разряд непосредственно касался эмитирующей части катода, заметно улучшается стабильность эмиссионного тока и увеличивается равномерность распределения эмиссионных центров по рабочей поверхности катода. В совокупности это позволяет получить стабильное и равномерное автоэмиссионное изображение при малых напряжениях включения и рабочем напряжении. Тогда автоэмиссионные катоды на основе остеклованных ПАН УВ можно будет использовать в КИС в качестве источников свободных электронов.
Литература
Kroto H.W., Heath J.R., O’Brien S.C., Curl R.F., Smaley. R.E. C60: Buckminsterfullerene. – Nature, 1985, v. 318, p.162.
Watt W. Production and properties of high modulus carbon fibers. – Proceedings of the Royal Society, 1970, A319, №1536, p.5.
Iijima S. Herical microtubules of graphitic carbon. – Nature, 1991, v. 354, p.56.
Бондаренко Б.В., Макуха В.И., Рыбаков Ю.Л., Шаров В.Б., Шешин Е.П. Влияние шероховатости поверхности автокатодов на их эмиссионные характеристики. – Радиотехника и Электроника, 1987, т. 32, №12, с. 2606–2610.
Бондаренко Б.В., Макуха В.И., Шешин Е.П. Модель микрорельефа автокатода с развитой рабочей поверхностью. – Физические явления в электронных приборах. – М.: МФТИ, 1986, с.18–21.
Бондаренко Б.В., Шешин Е.П. и др. Исследование эрозии углеродных автокатодов в камере РЭМ. – Электронная техника, 1986, № 4, с 8–12.
Шешин Е.П. Структура поверхности и автоэмиссионные свойства углеродных материалов. – М.: МФТИ, 2001.
Лешуков М.Ю. Эмиссионные свойства углеродных волокон и катодолюминесцентные источники света на их основе. – М.: МФТИ, 2004.
Отзывы читателей
