К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 221
Текст из файла (страница 221)
Типичный температурно-временной режим обработки мощных вакуумных СВЧ- приборов с оксидным катодом приведен в табл. 7.3.3. Обезгаживание катода начинается с разложения связующего вещества, служившего для закреплеюи карбонатного покрыпи на керне катода, и происходит при относительно низкой температуре (150 - 500 'С).
Связующее вещество - нитрокжтчатка илн повибутилметакрнлат (ПБМА) - разлагается на легко удаляющиеся газообразные продукты и Углеродный остаток. Нитрохлетчатка разлшается с выделением кисло родсодерзищих и других газов типа ХОз, СО, С(О, паров НзО, СН.ь СрН3 И ДаЕт НсзаМЕтНЫй Углеродный остаток в покрытии катода. ПБМА разлезается с выделением легколетучих нейтральных мономеров с очень малым угиеродным остатком на покрытии. Поэтому его все чаще используют в качестве связующего в покрытии катода.
При дальнейшем повышении температуры катода начинается разложение карбонатов. Давление диссоциации казкдого карбоната заэиоит от темп ер агу рьг, наиболее низким давлением диссоциации обладает карбонат бария. Начинать обработку катода рекомендуется при температуре внутренней арматуры и корпуса 200 - 500 С. При этой температуре они имеют гораздо меньшую сорбциониую способность, чем в холодном состоянии, и не поглощают газов, вьшеляемьи катодом. В большинстве случаев обезгюки ванне катода производится при давлении, не превышающем 10-' - 10 3 Па, а при высокой темпе- РэгУРО иа коНЕЧНЫХ Сшдияк Сбеэшжнввпи давление долило уменьшпыи до 10-А - 10л Па В начале термической обработки катода обра- СПОСОБЫ И РЕ:КИМЫ АКТИВИРОВАНИЯ И ТРЕНИРОВКИ КАТОДОВ 703 У.З.З.Т р ур -Р йр брб щ СВЧ- р бр с оксвдвмм катодом вв еткачвой свстеме ' Выюпочение печи.
ю Выюпочение накала катода и отпайка прибора С + СОт -+ 2СО. зуегся некоторое количество чистых оксидов бария и стронция. В дальнейшем одновременно с увеличением количества окшша стронция происходит его обогащение оксидом бария. Процесс заканчивается разлохением карбоната бария с обраюванием фазы, обедненной оксидом стронция. В процессе разлохения карбонатов на катоде одновременно протекают три реакции: термическая диссоциация харбонатов с образованием оксидов ЩЗМ; химическое взаимодействие карбонатов с материалом керна катода или акпшируюсцими присадками.
Эта реакция приводит к окислению материала керна и акгивнруюших присадок. Скорость реакции резко возрастает при повышении температуры. Поэтому пока весь слой карбонатов, контактирующий с керном катода, не превратится в слой охшшов, разложение карбонатов следует вести лри возможно более низких температуре и давлении СОз. Кроме того, лри быстром увеличении температуры из внутренних слоев покрытия выделяется большое количество газа, способствующее отвнпанию и растрескиванню поверхностных слоев покрытия; взаимодействие углерода, оставшегосл в покрытии после разложения, взаимодействует с углекислым гюом, выдювпощимся прн разложении карбонатов: Неполное удаление углерода мсскет привести к потемнению оксидного слоя, увеличению теплоизлучательной способности катода, уменьшению температуры и эмиссионной способности.
Во время обезшхивюпся происходит образование смешанных кристюглов, имеющих лучшую эмиссюо по сравнению со смесью одинарных кристаллов. Температура обезгажжваюш должна быль меньше 900 'С во избе:канне интенсивного увеличения размера оксюсных кристаллов, сопровпкдаюшегося ухудшением эмиссионных свойств. Сущность активирования заключается в формировании из смешанных кристаллов (Ва Бг - Са)О полупроводников л-типа с избыточной концегпрацией бария в объеме и на поверхности. Это достигается термической обрабопсой обезгаженных оксидных катодов в высоком вакууме (при давлении, меньшем чем 10 4 Па).
Конечная стадии этого процесса сопровождается, как правило, отбором тока с католов и электр олнтическим разложением ионных кристаллов оксидов, переносом и удалением ионов кислорода из покрытия. Повьпление температуры более 1000 'С при актнвнрованин нецелесообразно: вон ервьлс, начинается интенсивное испарение свободного бария и оксидов ЩЗМ, что приводит к уменьшенюо срока слухбы катода, напылению проводящих пленок, утечкам между электродами, паразитной эмиссии; во-вторых, происхолит интенсивное испарение никелевого керна и образуются налеты на деталях и оболочке ЭВП; в-третьих, увеличивается размер омешанных кристаллов (Ва-бг.Са)О (оптимальный с точки зрения ресурса катода размер кристаллов составляет 1 - 3 мкм); '704 Глава 7.3.
ТЕРМОВАКУУМНАЯ ОБРАБОТКА, КОНТРОЛЬ И ИСПЫТАНИЯ ПРИБОРОВ в-чепюртых, резко повышается вероятность теплового пробоя изолш1ии подогревяшля. После приобретения катодом эмиссионной способности рекомендуется производить доактнвироваиие катода путем отбора с него тока эмиссии. Эта операция производится поспе отпая прибора при температуре, на 30— 50 'С большей, чем рабочая температура катода, и называется тренировкой.
Рабочую температуру катодов в приборах с высоким ресурсом обычно выбирают так, чтобы плотность тока бьша несколько меньше его эмиссионной способности. Ресурс прибора ограни юн ухудшением эмиссионных свойств катодов, основными причинами которого являются либо обеднение поверхностного слоя катода барием, либо уменьшение потока активатора к поверхности раздела керн — оксидное покрытие ниже значения, обеглечивающего неизменную эмиссионную акпшность катода. В сверх долговечных лампах (ресурс более 105 ч) используются мапоактивные матеувиалы керн он, лодд ерхси веется давление 10 Па, обеспечивается плотность тока не вьппе 0,1- 0,2 А/смз и рабочая температура не выше 750 'С.
Обезгаживавие я актлвиревавие металлеяористмх катодов. Во время обезга:кивания температуру катода увеличивают ступенчато, так, чтобы давление в приборе при переходе на очередную ступень изменялось от 10 5 Па в начале до 10 4 Па в конце въщержки. Температуру повышают до 1000 - 1100 'С.
После эпло катод въщерживают при этой температуре не менее 1 ч; давление в приборе в конце выдержки долхэ5О быль не выше 105 Па. После этого температуру катода повышают до 1200 'С и выдерживают не менее 20 мин. Далее температуру катода уменьшают примерно до 1000 'С и отпаивают прибор с поста. Во время обезгюкивэния и акпширования виьфрамовая поверхность катода очищается от примесей 1чперода, серы и кислорода. На окисленной поверхности вольФрама формирушся устойчивая композиция типа Ва — О - гУ. Во время работы катода образуется барий в результате химической реакции типа 5ВаО ЭСаО 2А1з05 + ЪЧ -+ 2ваА)зо + (3/4)сазвазуоъ + (1/4)С 5ЪУОа + + (9/4)Ва 4 (3/4)Са. Проникновение его к эмитпгрующей поверхности осуществляется в основном кнудсеновским потоком по порам вольфрамовой матрицы.
Обезгаживаяяе н аативяровавие вольфрамовых яарбидно-териевык ватодов (ВКТК). Актнвирование разделяется на три этапа: обезгаживание катода; разложение оксида то- рня и восстановление свободного торил; активирование катода, в результате которого происходит миграция торна на поверхность. Наиболее распространенный метод заключается в ступенчатом поднятии температуры при постоянной откачке, при поддержании давления 10 3 Па в начале и 10 5 Па в конце обезгаиивангш.
Скорость подъема температуры определяется особенностями конструкции прибора и вакуумной системы. Температура повышаешя до 2000 К. После доспакення давления нике 10-5 Па накал увеличивается на 15 - 20 %, ч5о соответствует температуре 2200— 2300 К. Образование торна происходит в соответствии со следующими реакциями: ТЪОз + 2%'зС -+ ТЪ + АУ + 2СО; Т)г(ч + 2С -+ 275 + 2СО.
При Т = 2200 К эти реакции создают удельную скорость испарения торил порядка 10 7 г/(смз с), что позволяет в несколько секунд сФормировать на поверхности моноатомный слой торна. На карбцпированной поверхности пленка торна устойчива до температуры 2300 К. Удельная окорость испарения торна из ВКТК составляет (1 - 3) 10'о г/(смз . с) при 2000 К и около 10 з г/(смз с) при 2200 К. Ресурс ВКТК определяется декарбидиэацией поверхностного слоя ггзС вследствие диффузии углерода в толщу проволоки и взаимодействия его с остаточными газами и зависит от рабочей температуры и толщины карбидного слоя.
Для катода с толщиной слоя ггзС 20 мкм при различной температуре Т ресурс г приведен ниже. Т, К ..... 1950 2000 2050 15 000 4500 1600 Оптимальная температура ВКТК составляет 1950 - 2050 К при плотности тока до 5 А/смз. Тренировка педе5Ревателей. Тренировка подогревателей предназначена дяя следующих целей: стабилизации температурного ре:кима кв годного узла; уменьшения утечек между катодом и подогревателем.
Изменение температурного режима подогревателей связано с изменением контактов тела накала с изолятором и степени черноты изолирующего слоя. Первое явление обычно набл5одается в процессе циклического включения накала, поэтому дпя стабилизации тепловых параметров подогревателей рекомендуется произвести несколько сотен циклов юапочения. Изменение степени черноты поверхности подогревагепей, изпповпенных без нарушения технологии, может быть связано с рядом явлений. Главное - это перенос вольфрама по по- СПОСОБЫ И РЕЖИМЫ АКТИВИРОВАНИЯ И ТРЕНИРОВКИ КАТОДОВ 705 рам алундового покрытия вследствие реакций А)203 -ь 2А)ь+э + ЗО-; 2О- + г(г -+ гУОгТ; ЗЬУОз + 4А1 -ь 2А)тОЗ + ЗЪУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
