Механизм диффузионных процессов в катодном материале со стабилизирующей металлической пленкой под радиационным воздействием электронов, ионов и атомов

М.Н. Есаулов; А.В. Челенко; В.В. Максимов; Н.И. Пчелинцева

doi:10.18127/j15604128-201906-06

Механизм диффузионных процессов в катодном материале со стабилизирующей металлической пленкой под радиационным воздействием электронов, ионов и атомов

М.Н. Есаулов¹, А.В. Челенко², В.В. Максимов³, Н.И. Пчелинцева⁴

научная статья УДК 539.:621.9 Страницы: 38-46 doi.org/10.18127/j15604128-201906-06

¹ к.т.н., доцент, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
^2,4 к.т.н., доцент, Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана
³ ст. преподаватель, Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана

Ключевые слова: Катодный материал система со стабилизирующей металлической пленкой состав и структура поверхности диффузия эмиссия десорбция НСД РСД

Аннотация

Постановка проблемы. Современные электронные системы, встроенные в космические объекты, подвергаются воздействию различных видов облучения при их эксплуатации. Поэтому проблема обеспечения высокой устойчивости к радиационным воздействиям различных элементов и материалов, на основе которых они созданы, является весьма актуальной.

Цель. Установить механизм процессов, происходящих в новых и модернизированных элементах электронных систем, в условиях радиационного воздействия.

Результаты. Показано, что применение в составе материалов для источников электронов (катодов) многокомпонентных композиций, изготовленных из исходных порошков вторичного производства, не снижает их эмиссионные свойства в условиях радиационного воздействия. Уточнен механизм диффузионных процессов в многокомпонентном катодном материале при бомбардировке ускоренными частицами.

Практическая значимость. Предложенная физическая модель позволяет оптимизировать технологические режимы при организации производства новых катодов на основе систем, содержащих вторичные исходные материалы.

Для цитирования

Есаулов М.Н., Челенко А.В., Максимов В.В., Пчелинцева Н.И. Механизм диффузионных процессов в катодном материале со стабилизирующей металлической пленкой под радиационным воздействием электронов, ионов и атомов // Электромагнитные волны и электронные системы. 2019. № 6. С. 38–46. DOI: https://doi.org/10.18127/j15604128-201906-06

Список источников

Karkin J.N., Karkina L.E., Gornostyrev Yu.N., Korzhavyi A.P. Kinetics of Early Decomposition // Physics of the Solid State. 2019. V. 61. № 4. P. 601−608.
Либерман Е.Ю., Загайнов И.В., Конева Е.А. Катализаторы М/Gd0,1 Ti0,1 Zr0,1 Ce0,7 O2, где M-Pt, Pd, Pt- Pd в реакции окисления CO // Перспективные материалы. 2017. № 7. С. 18−23.
Марин В.П., Есаулов Н.П., Есаулов М.Н., Коржавый А.П. Влияние электронной бомбардировки на состав поверхности низкотемпературных катодных материалов // Наукоемкие технологии. 2004. № 1. С. 35−43.
Коржавый А.П., Редега К.П. Материалы для катодов с низкими значениями первого критического потенциала // Обзоры по электронной технике: Сер. 6. Материалы. № 2. 1987. 39 с.
Пчелинцева Н.И., Максимов В.В., Челенко А.В. Получение высокодисперсных порошков палладия и применение их в изделиях газоразрядной техники // Сб. статей Междунар. научно-практич. конф. «Новая наука: История становления, перспективы развития». Уфа. 2017. Ч. 3. С. 3−5.
Есаулов М.Н. Изменение состава и структуры многокомпонентных металлических материалов при бомбардировке их поверхности заряженными высокоэнергетическими частицами в электронных приборах: Автореф. дис. … канд. тех. наук. М.: 2005. 16 с.
Максимов В.В. Физико-химические закономерности гидрокарбонильных процессов получения порошков меди и палладия, и композиционных материалов на их основе для изделий вакуумной и газоразрядной техники: Автореф. дис. … канд. тех наук. М.: 2019. 22 с.
Kopzhavyi A.P., Prasitskii V.V., Prasitskii G.V. Heat-Removing and Emitting Compositions Based on W and Pd Powders: a Study of the Production Processes and Structures // Metal Science and Treatment. 2018. V. 60. № 3−4. P. 200−205.
Беккель Л.С., Шкилев В.Д., Коржавый А.П. Исследование явления интерференции при электрическом пробое твердого диэлектрика // Электромагнитные волны и электронные системы. 2018. Т. 23. № 6. С. 25−29. DOI 10.18127/j15604128-201806-04.
Логинов Б.М., Коржавый А.П., Белов Ю.С., Либеров Р.В. Методика распознавания и классификации образцов структур многокомпонентных материалов для электронных систем // Электромагнитные волны и электронные системы. 2017. Т. 22. № 2. С. 4−12.
Patent SU 947644-B. Measuring film thickness on metal substates – by triode electron gun firing beam obbiquely at film and using receiver in form of three-grid analyser in Faraday cylinder / Bazhin A.I., Korzhavyi A.P., Beliket V.A. Publ. 1983.
Бондаренко Г.Г., Коржавый А.П., Прасицкий В.В., Прасицкий Г.В. Критерии рациональной инфильтрации медью пористого тугоплавкого каркаса при получении псевдосплава W-Cu // Металлы. 2019. № 6. С. 65−73.
Пат. РФ 2373300-С2. Копозиционный материал для металлокерамических сплавов и способ его получения / В.А. Пономарев, В.А. Сидоров, Н.В. Яранцев. Опубл. 20.11.2009. Бюл. № 32.
Djubua B.Ch., Polivnikova O.V. Quasi-directly heated cathode for magnetron // Proceeding of the 5-th International Vacuum Electron Sources Conference. Beijing. 2004. P. 177.
Bondarenko G.G., Korzhavyi A.P., Zhdanov S.M. Peculiarities of obtaining and studying the platinum emitting compounds // Journal of Advanced Materials. 2001. V. 5. № 4. P. 17−23.
Bondarenko G.G., Korzhavyi A.P., Tikhonov A.N., Zhdanov S.M. Copper-aluminium compound behavior under long-termionelectron bombardment // Journal of Advanced Materials. 2001. V. 5. № 3. P. 27−37.
Bondarenko G.G., Korzhavyi A.P., Chistyakov G.A. Behavior of aluminum-based composite cold cathodes in a glow discharge // Russian metallurgy (Metally). 2005. V. 2005. № 3. P. 269−272.
Bondarenko G.G., Bazhin A.I., Korzhavyi A.P., Kristya V.I., Aitov R.D. Determination of the surface potential of a dielectric layer on a target bombarded by an ion beam // Technical Physics (Russian Journal of Applied Physics). 1998. V. 43. № 9. P. 1121−1122.
Amelicheva K.A., Belova I.K., Korzhavyi A.P., Bondarenko G.G. On increasing the lifetime of tungsten-based cathode materials // Russian metallurgy (Metally). 2003. № 4. P. 376−381.
Shih A., Haas G.A., Jensen J.T., Ног С. Work function and gas desorption studies during turn-on of various shelf-stored cathodes // Appl. Surf. Science. 1981. V. 8. № 1−2. P. 108−124.
Hickmott T.W. Voltage-dependent dielectric breakdown and voltage-controlled negative resistance in anodized A1-A1203-Au diodes // J. Appl. Phys. 2000. V. 88. № 5. P. 2805−2812.
Есаулов Н.П., Барышев В.Н., Казаков А.П. и др. Взаимодействие металлосплавных эмиттеров Ag-Li, Cu-Li и Ni-Ca-Li с материалами подложки // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1978. № 10. С. 96−101.
Добрецов Л.Н., Гомоюнова М.В. Эмиссионная электроника. М.: Наука. 1966. 564 с.
Вавилов В.С., Кив А.Е., Ниязова О.Р. Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках. М.: Наука. 1981. 368 с. (С. 63−68).
Mott N.F., Davis Е.А. Electronic processes in non-crystalline materials. Oxford: Clarendon Press. 1971. 437 p.

[1] Karkin J.N., Karkina L.E., Gornostyrev Yu.N., Korzhavyi A.P. Kinetics of Early Decomposition // Physics of the Solid State. 2019. V. 61. № 4. P. 601−608.

[2] Либерман Е.Ю., Загайнов И.В., Конева Е.А. Катализаторы М/Gd0,1 Ti0,1 Zr0,1 Ce0,7 O2, где M-Pt, Pd, Pt- Pd в реакции окисления CO // Перспективные материалы. 2017. № 7. С. 18−23.

[3] Марин В.П., Есаулов Н.П., Есаулов М.Н., Коржавый А.П. Влияние электронной бомбардировки на состав поверхности низкотемпературных катодных материалов // Наукоемкие технологии. 2004. № 1. С. 35−43.

[4] Коржавый А.П., Редега К.П. Материалы для катодов с низкими значениями первого критического потенциала // Обзоры по электронной технике: Сер. 6. Материалы. № 2. 1987. 39 с.

[5] Пчелинцева Н.И., Максимов В.В., Челенко А.В. Получение высокодисперсных порошков палладия и применение их в изделиях газоразрядной техники // Сб. статей Междунар. научно-практич. конф. «Новая наука: История становления, перспективы развития». Уфа. 2017. Ч. 3. С. 3−5.

[6] Есаулов М.Н. Изменение состава и структуры многокомпонентных металлических материалов при бомбардировке их поверхности заряженными высокоэнергетическими частицами в электронных приборах: Автореф. дис. … канд. тех. наук. М.: 2005. 16 с.

[7] Максимов В.В. Физико-химические закономерности гидрокарбонильных процессов получения порошков меди и палладия, и композиционных материалов на их основе для изделий вакуумной и газоразрядной техники: Автореф. дис. … канд. тех наук. М.: 2019. 22 с.

[8] Kopzhavyi A.P., Prasitskii V.V., Prasitskii G.V. Heat-Removing and Emitting Compositions Based on W and Pd Powders: a Study of the Production Processes and Structures // Metal Science and Treatment. 2018. V. 60. № 3−4. P. 200−205.

[9] Беккель Л.С., Шкилев В.Д., Коржавый А.П. Исследование явления интерференции при электрическом пробое твердого диэлектрика // Электромагнитные волны и электронные системы. 2018. Т. 23. № 6. С. 25−29. DOI 10.18127/j15604128-201806-04.

[10] Логинов Б.М., Коржавый А.П., Белов Ю.С., Либеров Р.В. Методика распознавания и классификации образцов структур многокомпонентных материалов для электронных систем // Электромагнитные волны и электронные системы. 2017. Т. 22. № 2. С. 4−12.

[11] Patent SU 947644-B. Measuring film thickness on metal substates – by triode electron gun firing beam obbiquely at film and using receiver in form of three-grid analyser in Faraday cylinder / Bazhin A.I., Korzhavyi A.P., Beliket V.A. Publ. 1983.

[12] Бондаренко Г.Г., Коржавый А.П., Прасицкий В.В., Прасицкий Г.В. Критерии рациональной инфильтрации медью пористого тугоплавкого каркаса при получении псевдосплава W-Cu // Металлы. 2019. № 6. С. 65−73.

[13] Пат. РФ 2373300-С2. Копозиционный материал для металлокерамических сплавов и способ его получения / В.А. Пономарев, В.А. Сидоров, Н.В. Яранцев. Опубл. 20.11.2009. Бюл. № 32.

[14] Djubua B.Ch., Polivnikova O.V. Quasi-directly heated cathode for magnetron // Proceeding of the 5-th International Vacuum Electron Sources Conference. Beijing. 2004. P. 177.

[15] Bondarenko G.G., Korzhavyi A.P., Zhdanov S.M. Peculiarities of obtaining and studying the platinum emitting compounds // Journal of Advanced Materials. 2001. V. 5. № 4. P. 17−23.

[16] Bondarenko G.G., Korzhavyi A.P., Tikhonov A.N., Zhdanov S.M. Copper-aluminium compound behavior under long-termionelectron bombardment // Journal of Advanced Materials. 2001. V. 5. № 3. P. 27−37.

[17] Bondarenko G.G., Korzhavyi A.P., Chistyakov G.A. Behavior of aluminum-based composite cold cathodes in a glow discharge // Russian metallurgy (Metally). 2005. V. 2005. № 3. P. 269−272.

[18] Bondarenko G.G., Bazhin A.I., Korzhavyi A.P., Kristya V.I., Aitov R.D. Determination of the surface potential of a dielectric layer on a target bombarded by an ion beam // Technical Physics (Russian Journal of Applied Physics). 1998. V. 43. № 9. P. 1121−1122.

[19] Amelicheva K.A., Belova I.K., Korzhavyi A.P., Bondarenko G.G. On increasing the lifetime of tungsten-based cathode materials // Russian metallurgy (Metally). 2003. № 4. P. 376−381.

[20] Shih A., Haas G.A., Jensen J.T., Ног С. Work function and gas desorption studies during turn-on of various shelf-stored cathodes // Appl. Surf. Science. 1981. V. 8. № 1−2. P. 108−124.

[21] Hickmott T.W. Voltage-dependent dielectric breakdown and voltage-controlled negative resistance in anodized A1-A1203-Au diodes // J. Appl. Phys. 2000. V. 88. № 5. P. 2805−2812.

[22] Есаулов Н.П., Барышев В.Н., Казаков А.П. и др. Взаимодействие металлосплавных эмиттеров Ag-Li, Cu-Li и Ni-Ca-Li с материалами подложки // Электронная техника. Сер. 1. Электроника СВЧ. 1978. № 10. С. 96−101.

[23] Добрецов Л.Н., Гомоюнова М.В. Эмиссионная электроника. М.: Наука. 1966. 564 с.

[24] Вавилов В.С., Кив А.Е., Ниязова О.Р. Механизмы образования и миграции дефектов в полупроводниках. М.: Наука. 1981. 368 с. (С. 63−68).

[25] Mott N.F., Davis Е.А. Electronic processes in non-crystalline materials. Oxford: Clarendon Press. 1971. 437 p.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи