АВТОЭМИССИОННОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к электронной технике и может быть использовано в электронно-лучевых приборах с автоэлектронной эмиссией, в частности, в источниках света, экранах, растровых электронных микроскопах, зондовых приборах.
Автоэмиссионные устройства представляют большой интерес для применения в современной электронике. Их преимуществами являются:
отсутствие накала, высокая плотность тока эмиссии, устойчивость к колебаниям температуры, безинерционности и др. Основной трудностью при создании стабильных устройств является выбор материала автоэмиссионного катода, который должен обеспечить устойчивую работу устройства. Среди материалов для автокатода наибольший интерес представляют углеродные материалы, как более стабильные в ходе работы устройств и способные обеспечить требуемые уровни токов эмиссии.
Известно автоэмиссионное устройство, описанное в Патенте РФ на изобретение №2180145 (кл. 7 H01J 1/28). Устройство содержит размещенные в вакуумной колбе автокатод, выполненный из пучка углеродных волокон, модулятор с отверстием и контактные выводы. Пучок волокон автокатода помещен в диэлектрическую оболочку (из стекла). Автокатод установлен по оси отверстия модулятора. Вывод автокатода выполнен из электропроводящего вещества, нанесенного на свободный конец пучка волокон, соединенного с контактным выводом. Недостатком известного устройства является сложность изготовления катода, связанная с необходимостью нанесения слоя стекла на пучок углеродных волокон (остекловывание). При остекловывании возможно «травмирование» углеродных волокон, а сам процесс осуществляется при высоких температурах и малопроизводителен.
Задачей полезной модели является упрощение конструкции автоэмиссионного устройства, а следовательно, и технологии его изготовления.
Поставленная задача решается за счет того, что в автоэмиссионном устройстве применяют автокатод изготовленный из монолитного композиционного материала наноалмаз-углерод с соотношением компонентов 1:0,2÷1:0,4, при этом автокатод выполнен в виде стержня круглого или квадратного сечения, или в виде диска.
Предлагаемое техническое решение поясняется схемой автоэмиссионного устройства, которое содержит вакуумную колбу 1, анод 2, модулятор 3, контактные выводы 4 и автокатод 5.
Автокатод выполнен из композита наноалмаз-углерод. Такой композит получают обработкой заготовки, сформованной из порошка наноалмаза в среде газообразных углеводородов при температуре, превышающей температуру их разложения с образованием углерода. В результате такого процесса получают объемный нанокомпозит форма которого совпадает с формой заготовки. В качестве автоэмиссионного катода используют стержень или диск из описанного композита круглого или квадратного сечения размером, например, 1-2 мм и длиной, например, 10-15 мм. Состав композиционного материала, используемого для изготовления катода должен иметь соотношение компонентов в диапазоне: наноалмаз/углерод от 1:0,2 до 1:0,4. При меньших содержаниях углерода материал катода имеет низкое электросопротивление, что ограничивает эмиссионный ток и приводит к дополнительному разогреву катода. Применение композитов с большим содержанием углерода снижает эмиссионные характеристики, а, кроме того, изготовление таких материалов более сложно.
Предпочтительно, чтобы автокатод был выполнен в виде стержня круглого или квадратного сечения, или в виде диска. В этом случае упрощается операция его закрепления в устройстве.
В отличие от известного технического решения эмиттером электронов является не гибкая волокнистая структура, требующая остекловывания, а достаточно прочный композит, который легко закрепляется в автоэмиссионном приборе. Работает автоэмиссионное устройство известным образом.
-6
Преимуществами заявляемого устройства, как показали испытания, являются высокие токи эмиссии, устойчивость при работе в относительно низком вакууме (~10 мм.рт.ст.), повторяемость автоэмиссионных характеристик и долговечность автоэмиссионного устройства.