при медленном просачивании оксидов через пористый вольфрам к эмитирующей поверхности. Температура активации является критичным параметром для этого катода; процесс активации, занимающий у опытного исследователя ~2 ч, в другом случае может растягиваться на несколько дней.
Указанные проблемы можно обойти, заменив таблетку из карбонатов Ва—Sr таблеткой из смеси вольфрамового порошка и алюмината Ва—Са. Леви [190] удалось упростить конструкцию и улучшить работу катода насыщением пористого вольфрама алюминатом бария — кальция (рис. 7.12). Катод с пропиткой обеспечивал плотность тока 9 А/см2 при 1130 °С и работе в импульсном режиме.
Другой тип самовосстанавливающегося катода — прессованный катод. В этом случае верхняя пробка
изготавливается таблетированием смеси порошка сплава Mo—W и истолченного алюмината Ва—Са с последующим спеканием в вакууме или водороде при 1750°С. Таким образом получается тяжелая, прочная пробка, заменяющая пропитываемую пористую вольфрамовую таблетку.
Самовосстанавливающиеся катоды, описанные в этом разделе, легко отравляются. Так, отравление кислородом происходит при парциальном давлении всего лишь 10-5 Па. Водородное отравление у катодов из алюмината Ва—Са наступает при давлении выше 5*10-4 Па. Пары металлов, кроме паров меди, оказывают вредное воздействие на катод; эти катоды не могут работать в парах ртути.
В другом типе прессованного и спеченного катода вместо вольфрама используется никель. В пористых катодах никелевая основа спекается из порошкового никеля и пропитывается карбонатами. В катодах из никеля, легированного барием, порошковый никель, смешанный с карбонатами и присадками, таблетируется и спекается. Какие-либо дополнительные преимущества (кроме упомянутых) катодов на основе никеля перед катодами на основе вольфрама нам не известны.
7.9. Гексаборид лантана
Хотя катод из гексаборида лантана может быть отнесен к тонкопленочным или самовосстанавливающимся катодам, поскольку его работа зависит от восполнения слоя лантана на поверхности подложки из бора, рассмотрение его в отдельном разделе оправдано, так как к его использованию в ионных источниках проявляется большой интерес.
Редкоземельные, щелочноземельные элементы и торий образуют промежуточные соединения с бором. В полученных гексаборидах кристаллическая решетка бора содержит полости, в которые захватываются атомы металла. Это проявляется в отсутствии между бором и захваченными атомами валентных связей, при образовании которых внешние электроны атомов металла формируют зону проводимости.. Такие материалы приобретают проводимость, характерную для металлов. Обладающий высокой плотностью LaB6 имеет при комнатной температуре удельное сопротивление 13 мкОм*см, незначительно отличающееся от удельного сопротивления железа или тантала. Величина удельного сопротивления увеличивается с ростом температуры, как и у металлов (рис. 7.13). Температура плавления всех гексаборидов лежит вблизи 2200 К; для LаВ6 она составляет 2210 К.
Рис. 7.13. Удельное сопротивление LaB6 в зависимости от температуры при разной доле максимальной плотности [182].
Поскольку из всех гексаборидов наиболее приемлемыми эмиссионными характеристиками обладает LaB6, рассмотрим его более подробно. В связи с тем что этот материал выпускается промышленностью в виде стержней разного диаметра, необходимо остановиться на вопросе его изготовления. В работе [164] впервые исследованы эмиссионные свойства материала и описан процесс его получения. Во-первых, приготавливается чистый порошок, который затем прессуется и спекается в плотный, багрового цвета, твердый, как керамика, материал. Это материал можно обрабатывать только шлифовкой.
Если полученный материал нагреть до высокой температуры, атомы лантана испаряются с поверхности и их замещают атомы, диффундирующие изнутри. Ионная решетка бора остается неповрежденной. Диффузия лантана к поверхности, на которой появляются вакансии, и есть тот процесс, который поддерживает активно эмитирующую электроны поверхность.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.