Способ изготовления игольчатых холодных эмиттеров

 

О П И C А Н И Е (ц 29 515

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.07.69 (21} 1349983/26-2 5 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.08.75Бюллетень №31. (45} Дата опубликования описания 16.О3.76 (51) М. Кл.

Н 01> 1/30

Н Olj 35/06

Государственный комитет

Совета Министров СССР по деиам нзевретеннй и открытий (53) УДК

62 1.385.032.2 12 (088.8 ) (72) Авторы изобретени" Н. И. Комяк, В. Г. Павлов, p. p. Рабинович и В. Н. Шредпйк (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИГОЛЬЧАТЫХ ХОЛОДНЫХ

ЭМ И ТТЕ РОВ

Изобретение относится к способам изготовления игольчатых холодных катодов— тонких проводящих игл с радиусом закругления острого конца менее 30 мк. Изоб- . ретение может быть использовано также в областя.х, где имеют дело с изготовлением или использованием металлических игл с крайне острыми концами: например, в производстве тонких антикатодов для острофокусных рентгеновских трубок высоко-10 го разрешения, острийных автоионизацион; ных источников ионов, электрических зондов,тонких электродов, микроманипуляторов и др.

Известен способ изготовления острий электролитическим травлением в трехслойной ванне, содержащей ртутный электрод, расположенный на нем слой диэлектрической жидкости и налитый поверх него слой 2О травяшей жидкости, в которую введен второй электрод. Г1роволочная заготовка по этому способу погружается вертикально

I. так, чтобы один ее конец проходил сквозь электролит, а другой опускался в ртуть. I 25

Травление заканчивается с отделением нижней части заготовки, Однако таким способом получаются острия характерной невыгодной е точки зрения применений формы: цилппдрпческа» проволока резко с крутым конус.oM переходит в тонкий шпиль с весьма л1алыл1 углом конуса, заканчивающийся острием.

Длинный и тонкий шпили затрудняют теп . обмен между массивной частью проволоки и концом острия. По этой причине конец острия трудно очистить при вакуумной обработке и, с другой стороны, он легко lieрегревается при больших плотностях «! .øñсионного тока. Острия такой формы в итоге менее стабильны, чем острия с отпо ительно большим углом конуса, сохраняющимся до самого конца острия, !1лппа пшиля — не менее половины толцшны слоя электролита. Как показ гл опыт, эту толщину не удается сделать лтеньше ) мм. (?писанная форма острия получается .за с и.т того, что травление происходит вдоль J.<:eé части проволоки, погруженной в эш к г)нов лит.

293515

В качестве исходного объекта берут проволочную заготовку (не обязательно круглого сечения). Заготовку подвергают травлению в травящей жидкости электролитическим либо химическим путем. Травление ведется в травильной ванне, содержащей по крайней мере два слоя: слой трввящей жидкости (ИРОИ-3% дшМили смесь Н-РО

3 4 30

ННОЗ и СНЗ СООН для Со. ) и слой несмешивающейся с ней инертной жидкости, т.е. нетравящей (СС84). Расположение этих двух слоев относительно верха и низа не очень существенно, и его можно изменять

35 в связи с побочными целями. Наиболее существенным приемом предлагаемого способа является покрытие боковой поверхности подлежащей травлению проволочной заготовки веществом, например лаком, .хорошо раст40 воримым в инертной жидкости и нерастворн мым в травящей жидкости; Растворимость примененного покрытия в инертной жидкости при данной температуре должна быть

45 такой, чтобы эа время от нескольких секунд до минуты оно полностью растворилось, обнажив поверхность металла заготовки. С другой стороны покрытие должно надежно предохранять заготовку от воз- 50 действия травящей жидкости в течение всего времени травления. После операции лакировки заготовку погружают в трввильную ванну так, чтобы она пересекла границу раздела жидкостей и жестко закреп- 50 ляют заготовку в том ее участке, который располагается выше границы раздела жидкостей. При этом положениф границы раз ела относительно за;отдвки четкд фиксируется. . 60

В

Uem изобретения - изготовление дст- 1 рий с более выгодной для применений формой, в именно острий с укороченной конической частью. Эта цель достигается введением новой операции: перед погруже- нием в травильную ванну боковую поверхность проволочной заготовки покрывают веществом (например. лаком, канифолью), хорошо растворимым в нетравящей, инертной жидкости и нерастворимым в травяшей жидкости. В таком случае травление проис.ходит в предельно тонком слое вблизи гра-. ницы раздела двух упомянутых жидкостей.

В результате этого после перетравления заготовки получается короткая коническая часть для острий образующихся квк на закрепленной, так и йа отделившейся части заготовки.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

На чертеже изображено приспособление для осуществления предлагаемого способа.

Заготовка 1, покрытая слоем лака 2, погружена в травильную ванну, где травящая жидкость 3 размещена в верхнем сло;.

Выше границы раздела 4 лак и не допустит травления заготовки. Ниже границы раздела инертная жидкость 5 ра:творит лак и будет соприквсая;ься с частью

10 покрытия, прилегающей к границе раздела жидкостей. В той мере, в какой произойдет растворение лака выше границы разде:— ла, к узкому кольцевому участку поверхности заготовки, оттесняя инертную жидкость, получит доступ травяшая жидкость.

Это обеспечит травление в узком пограничном слое вблизи границы раздела жид костей. По мере травления образующаяся перетяжка разрывается под действиел ве20 са нижней части заготовки (эа вычетом архимедовой силы). После отделения нижней части заготовки процесс травления прекращают или же (например, для отделившейся части, попадающей в инертную жидкость)

\ он прекращается сам. Дальнейшее травление может повести к затуплению острий.

В качестве .холодных игольчатых эмиттеров могут использоваться обе части заготовки: верхняя, закрепленная, и нижняя, отделившаяся.

Травление может производиться либо электролитическим путем одним из известных способов, либо химическим путел . Предлагаемый способ дает возможность получать за счет .химического травления тонкие острия выгодной для применений формы при возможности получения заданного радиуса острия и при автоматическом окончании процесса в нужный момент или при простой регистрации этого момента (отделение нижней части заготовки).

Вопрос о том, какой слой располагать сверху - инертный или травяший, — решается при конкретном выборе рецепта травления для данного материала заготовки. При активном выделении пузырьков предпочтительное расположение, показанное на чертеже, так как в таком случае пузырьки в меньшей степени возмущают границу раздела жидкостей. Если же выделение пузырьков невелико, более выгодным оказывается обратное расположение слоев, ибо цри этом тяжелые продукты растворения;.ии отовки легче отводятся из области травления.

П редлагаемый способ обеспечив;к.т п< лучение острий Ge;: тонкого шпиля, с укороченной конической частью, Такая форма острий позволяет хорошо обезгазить и

Составитель Г.Жукова

Редактор НХараванска3ехред H.Õàíååâà

Корректор В.Брыксина

Ива, а Ч)1н раж 83З Подписное

Заказ Я

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Предприятие сПатент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24 очистить их во время вакуумной откачки.

При высоких плотностях тока эта форма способствует .хорошему теплоотводу в сторону цилиндрической части острия. Все это обеспечивает стабильную работу таких эмиттеров в качестве автоэлектронных катодов и меньший износ в режиме перехода в вакуумный пробой.

Вместе с тем, предлагаемый способ сохраняет возможность управлять полученным радиусом острия за счет размеров отделяющейся части заготовки.

Предмет изобретения

1. Способ изготовления игольчатых холодных эмиттеров путем погружения проволочной заготовки в ванну, содержа4 щую травящую и инертную жидкости так, что она пересекает границу раздела жидкостей, и последующего травления заготовки, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения стабильности эмиттеров в процессе их работы, боковую поверхность проволочной заготовки перед погружением в ванну покрывают веществом, растворимым в инертной жидкости и нерастворимым в травящей жидкости, например канифолью.

10 2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в травяшую жидкость помещают электрод,и, используя проволочную заготовку в качестве другого электрода, травление проволочной заготовки

15 производят электролитическим путем.

3. Способ по пп. 1.и 2, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью облегчения отвода тяжелых продуктов растворения заготовки из области травления, И инертную жидкость располагают поверх травящей.