Способ оценки качества холодных катодов

 

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к газоразрядным приборам с холодным катодом. Техническим результатом является повышение объективности и достоверности контроля качества холодных катодов газоразрядных приборов путем определения соответствия катода заданному сроку службы. Способ оценки качества холодных катодов включает импульсную стимуляцию поверхности катода, измерение временной зависимости постэмиссии с последующим сравнением полученной зависимости с эталонной, причем стимуляцию и измерения временной зависимости постэмиссии осуществляют в условиях, когда плотность разрядного тока, амплитуда напряжения и длительность импульса более чем на 25% превышают плотность нормального тлеющего разряда, статистический потенциал зажигания разряда и время статистического запаздывания разряда. Проводят измерение времени запаздывания разряда не менее 30 раз, отбрасывают максимальные и минимальные значения, при этом годными для заданного срока службы R признают катоды, удовлетворяющие соотношениям Iпэ AR, iпэ 0,5Iпэ, где Iпэ - средний ток постэмиссии, который вычисляют по формуле где t33i - время запаздывания разряда в i-м измерении; iпэ - среднее квадратичное отклонение тока постэмиссии от среднего тока постэмиссии; А - коэффициент, равный тангенсу угла наклона зависимости тока постэмиссии от заданного срока службы катода. Для холодных катодов из чистых материалов с концентрацией примесей не более 0,01% с оксидной пленкой на поверхности коэффициент А = 3,510-20 А/ч. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области квантовой электроники, в частности к газоразрядным приборам с холодным катодом.

Известно несколько способов оценки качества холодных катодов [1,2]. Во всех этих способах осуществляется стимуляция поверхности катода импульсами тока, а качество холодного катода газоразрядного прибора определяют по попаданию кривой послеразрядной эмиссии в пределы экспериментально установленной зоны.

Наиболее близким по технической сущности предлагаемому изобретению является способ оценки качества холодных катодов в смесях газов по результатам измерений статистического времени запаздывания зажигания [3]. Этот способ включает импульсную стимуляцию поверхности катода, измерение временной зависимости эмиссии последействия с последующим сравнением полученной зависимости с эталонной, причем приложенное напряжение (перенапряжение) на 25% превышает статистический потенциал зажигания разряда. Недостатком данного способа является то, что он обеспечивает лишь качественные сведения о свойствах холодного катода по принципу: есть на поверхности катода загрязнения и нарушения эмиттирующего слоя или нет.

Задачей настоящего изобретения является повышение объективности и достоверности контроля качества холодных катодов газоразрядных приборов путем определения соответствия катода заданному сроку службы.

Указанная задача решается за счет того в способе оценки качества холодных катодов, включающем импульсную стимуляцию поверхности катода, измерение временной зависимости постэмиссии с последующим сравнением полученной зависимости с эталонной, причем стимуляцию и измерения временной зависимости постэмиссии осуществляют в условиях, когда плотность разрядного тока, амплитуда напряжения и длительность импульса более чем на 25% превышают плотность нормального тлеющего разряда, статистический потенциал зажигания разряда и время статистического запаздывания разряда, проводят измерение времени запаздывания разряда не менее 30 раз, отбрасывают max и min значения, при этом годными для заданного срока службы R признают катоды, удовлетворяющие соотношениям Iпэ AR, iпэ 0,5Iпэ, где Iпэ - средний ток постэмиссии, который вычисляют по формуле
где tзз i - время запаздывания разряда в i-м измерении, с;
iпэ - среднее квадратичное отклонение тока постэмиссии от среднего тока постэмиссии;
A - коэффициент, равный тангенсу угла наклона зависимости тока постэмиссии от заданного срока службы катода.

Для холодных катодов из чистых материалов с концентрацией примесей не более 0,1% с оксидной пленкой на поверхности коэффициент A = 3,510-20 А/ч.

Предлагаемый способ оценки качества холодных катодов реализован следующим образом.

Газоразрядный прибор с холодным катодом, наполненный рабочим газом при рабочем давлении от 1,33 до 2,6610-3 Па, подключают к импульсному источнику тока с напряжением в импульс не менее чем на 25% превышающем напряжение зажигания разряда и измеряют время запаздывания зажигания tзз импульса тока относительно заданного импульса не менее 30 раз при интервале следования импульсов 60 с и скважности не менее 103. Это обеспечивает повышение точности определения Iпэ за счет полного рассасывания заряда на поверхности катода после действия импульса. Количество измерений выбирается из требования получения результата с доверительной вероятностью не хуже 99,7%.

Рассчитывают ток постэмиссии Iпэ по времени запаздывания зажигания tзз, отбросив максимальное и минимальное значения, пользуясь соотношением

т.е. Iпэ - среднее по всем измерениям.

По серии экспериментов вычисляют среднее квадратичное отклонение тока постэмиссии от среднего тока постэмиссии iпэ по формуле
.

На чертеже показана экспериментальная зависимость срока службы оксидированных холодных катодов с концентрацией примесей не более 0,01 % (их качества) от величины Iпэ при различных значениях iпэ,, измеренная на 100 газоразрядных приборах с холодными катодами. Доверительный интервал соответствует 90%-ной вероятности верного прогноза. Величины тока постэмиссии Iпэ характеризует качество (срок службы) холодного катода, т.е. его эмиссионные свойства в целом, а разброс iпэ характеризует однородность эмиссионных свойств. Как видно из чертежа, при iпэ< 0,5 Iпэ для катодов со сроком службы более 200 ч все испытуемые приборы укладываются в доверительный интервал. Коэффициент A при этом равен 3,510-20 А/ч.

Проведенные испытания показали, что достоверность полученных результатов составила 99,7%, что в 2 раза лучше прототипа.

Литература
1. А. К. Ерохов и др. Установка определения качества холодных катодов газоразрядных приборов. Электронная промышленность. Вып. 5, 1989 г.

2. Авт.св.N 915578. Способ определения заряда диэлектриков. Крютченко О. Н., Чижиков А.Е. - Б.Н., 1984 г., N 12, с. 230.

3. Farguhar R. L., Ray B., Swift Y.D. Determination of cathode quantum efficiencies using statistical time lag measurements. y. Phes. D: Appl. Phys - 1980 - V.13 - N 11 - P. 2067-2075.


Формула изобретения

1. Способ оценки качества холодных катодов, включающий импульсную стимуляцию поверхности катода, измерение временной зависимости постэмиссии с последующим сравнением полученной зависимости с эталонной, причем стимуляцию и измерения временной зависимости постэмиссии осуществляют в условиях, когда плотность разрядного тока, амплитуда напряжения и длительность импульса более чем на 25% превышают плотность нормального тлеющего разряда, статистический потенциал зажигания разряда и время статистического запаздывания разряда, отличающийся тем, что проводят измерение времени запаздывания разряда не менее 30 раз, отбрасывают максимальное и минимальное значения, при этом годными для заданного срока службы R признают катоды, удовлетворяющие соотношениям
Iпэ A R;
iпэ 0,5Iпэ,
где Iпэ - средний ток постэмиссии, который вычисляют по формуле

где tззi - время запаздывания разряда в i-м измерении, с;
iпэ - среднее квадратичное отклонение тока постэмиссии от среднего тока постэмиссии;
A - коэффициент, равный тангенсу угла наклона зависимости тока постэмиссии от заданного срока службы катода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для холодных катодов из чистых материалов с концентрацией примесей не более 0,01% с оксидной пленкой на поверхности коэффициент A = 3,5 10-20 А/ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к газоразрядной технике и может быть использовано в производстве газоразрядных приборов, предназначенных для прерывания тока в различных схемах

Изобретение относится к области электронной техники
Изобретение относится к микроэлектронике и предназначено для изготовления проводящих микроострий, которые могут быть использованы, например, в производстве вакуумных интегральных микросхем

Изобретение относится к ионно-оптическим ускорителям ионов и может быть использовано в ионных двигателях

Магнетрон // 2115193
Изобретение относится к области получения мощных ионных пучков (МИП) и может быть использовано в ускорителях, работающих в непрерывном и импульсном режимах

Изобретение относится к электронной технике, к вакуумной микроэлектронике, к устройствам отображения информации

Изобретение относится к области электровакуумных приборов и может быть использовано в СВЧ-технике и технике плоских катодолюминесцентных экранов, содержащих автоэлектронные ячейки

Изобретение относится к квантовой электронике, в частности к газоразрядным приборам с холодным катодом

Наверх