350 rub
Journal Science Intensive Technologies №5 for 2009 г.
Article in number:
MODIFICATION OF SURFASE LAYERS BY IMPULPSE PLASMA FLUXES AS ONE OF THE WAYS FOR IMPROVING THE TECHNOLOGY OF EFFECTIVE THERMOCATHODE PRODUCTION
Keywords: pulse plasma surface layer effective thermochatode equation of heat-conductivity work function
Authors:
O.Yu .Maslennikov, N.Ya. Roukhlyada, I.P.Lee, I.A. Chusov, A.S.Shelegov
Abstract:
Pulse plasma obtained by a linear pinch is used for treating porous-metal cathodes with cylindrical emitting surfaces. The installation design and parameters are described. Cathode surface treatment by pulse plasma results in a grid or cell structure which improves the cathode emission characteristics, i.e. reduces the effective work function by 0,2 eV, improves the surface emission uniformity and contributes to a 1,5-fold increase in the secondary electron emission coefficient. Optimal emission characteristics of cylindrical cathodes are obtained by varying pulse counts, all other installation parameters being preserved: argon pressure 0,1 Pa, discharge chamber electrode voltage 20 keV, pulse duration 1 µs. The lowest effective work function value 1,9 eV is observed after surface treatment by 10 pulses. A transient thermal conductivity equation is solved to calculate the cathode depth temperature distribution. The surface layer fusion penetration is calculated depending on the voltage applied. There is a good agreement between calculations and experimental data. A layer-by-layer analysis with Auger and laser mass spectrometry has shown that in the surface layer (at depth of 0,2 µm) of pulse plasma-irradiated cathodes the content of oxygen and calcium is higher as compared to non-irradiated ones. Oxygen is responsible for Ba - O ? W structure on the surface with the double electrical layer that reduces the work function up to 1,9 eV. The increased coefficient of secondary electron emission is explained by changes in the physico-chemical composition of the cathode surface layer caused by its refusion
Pages: 28-35
References
  1. Якушин В.П., Калин Б.А., Польский В.И., Джумаев П.С., Кохтев С.А. Влияние обработки потоком высокотемпературной импульсной плазмы на коррозионную стойкость конструкционных материалов // Труды XVII Международного совещания «Радиационная физика твердого тела» / под ред. Г.Г. Бондаренко. М.: ГНУ «НИИПМТ». 2007. С. 684.
  2. Ли И.П., Рухляда Н.Я. Создание поверхностных структур с заданными свойствами с помощью концентрированных потоков частиц // Физика и химия обработки материалов. 2005. № 1. С. 61-65.
  3. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы теории теплопроводности. М.: Высшая школа. 1982. Т. 1. С. 326.
  4. Гребер Г., Эрк С., Григуль У. Основы учения о теплообмене / под ред. А.А. Гухмана. М.: Изд. Ин. Лит., 1958. С. 566.
  5. Кириллов П.Л., Богословская Г.П. Тепломассообмен в ядерных энергетических установках. М.: Энергоатомиздат. 2000. С. 455.
  6. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы). М.: Энергоатомиздат. 1990. С. 358.
  7. Ши Д. Численные методы в задачах теплообмена. М.: Мир. 1988. С. 544.
  8. Андерсон Д, Танненхил Дж, Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. М.: Мир. 1990. Т. 1-2.
  9. Самарский А.А., Попов Ю.П. Разностные схемы газовой динамики.  М.: Наука. 1975. С. 348.
  10. Zagwijn P.M., Frenken J.W.M., Sloten U., Duine P.A. A model system for scandate cathodes // Applied Surface Science. 1997. V. 111. P. 35-41.
  11. Mariann C.R., Shin A., Haas G.A. The Characterization of the Surfaces of tungsten-based dispenser cathodes // Applications of Surface Science. 1983. V. 16. - P. 1-24.
  12. Getman O.I., Lashkin A.E., Panickina V.V., Rakitin S.P. Microstructure and mechanism of emission of W-Ba dispenser cathodes // IBBE. 2004. P. 191-193.
  13. Масленников О.Ю., Ушаков А.Б. Эффективные термокатоды (конструкции и технологии). Учебное пособие. МФТИ. 2003. Ч. 2. С. 129.
  14. Шнюков В.Ф., Михайловский Б.И., Лушкин А.Е., Зуев А.Г. Влияние пленок металлов на свойства металлопористых катодов. // Тез. докл. XVIIIВсесоюзной конф. по эмиссионной электронике. М.: Наука. 1981. С. 178-179.
  15. Rachocki R.D., Lamartnine B.C., Haas T.W. Angle resolved photoelectron spectroscopy study of M-type cathode activation // Applications of Surface Science. 1983. V.16. P.40-54.
  16. Shin A., Mueller D.R., Hemstreet L.A. Synchrotron Radiation Studies for Thermoionic Cathode Research // IEEE: Transactions on electron devices. 1989. V. 36. №1. P. 194-200.
  17. Mueller W. Electronic Structure of BaO /W Cathode Surfase // IEEE Transactions of electron devices. 1989. V. 36. № 1. P. 180-187.
  18. Фоменко В.С. Эмиссионные свойства материалов. Справочник. Киев: Наукова Думка. 1981. С. 339