194646. lajstromszámú szabadalom • Eljárás elektronemissziós izzókatód előállítására
ft 194 646 az emissziójuk és megfelelően hosszú az élettartamuk. A találmány szerint teljesen CVD-eljárással készült ilyen katód különböző részeinek (rétegeinek) különböző feladatokat kell ellátniuk és következetesen ezekkel a követelményekkel összhangban kell felépülniök. Sok esetben ajánlatos, ráadásul, a szubsztrátumra először egy különálló, közbenső réteget felvinni, ami könnyen eltávolítható. Az ezután következő igen finom szemcsézetű, adalékolt alapréteg a katódstruktúra a hőterhelés alatti mechanikus stabilizálását is szolgálja és lehetővé teszi a szubsztrátum nélküli, önhordó CVD-struktúrák elkészítését. Végül igen fontos az, hogy a készletező övezetben különösen nagy mennyiségű emittáló anyag van. Ennek az övezetnek a mechanikus tulajdonságai és a szemcsestruktúrája mindaddig kevéssé kritikusak, amíg az emittáló adalékanyag nagy, előnyösen mintegy 10-30 tömeg%-os koncentrációban van jelen. * A finomkristályos szerkezetű, előnyösen orientált bevonóréteg viszont biztosítja az egyatomos emitter-vékonyréteg képződését és a felületi dipólusréteg folytán az igen alacsony elektronkilépésimunkát. Ezen kívül textúrája stabilizált a kevés (parányi) nemoldódó adalék következtében. Ráadásul nemcsak egy szubsztrátumtest külsejét vonhatjuk be, hanem megfelelő üreges test belseje is bevonható. Ekkor azonban a rétegeket fordított sorrendben készítjük el, vagyis először az előnyösen orientált bevonóréteget visszük fel, majd a készletező övezetet, végül pedig a mechanikusan stabil hordozó alapot. Végül a kész katód-testet ellátjuk a közvetlen fütőáram csatlakozóival. A találmány előnye az, hogy segítségével olyan nagy felületű, nagy emissziósáramú, stabil nagyfrekvenciás viselkedésű és szabadon választható geometriai alakú izzítókatódokat tudunk előállítani, amelyeknek hosszú az élettartama, valamint, hogy az időigényes, kézigyártású hálókatódokkal ellentétben ezek nagy sorozatban alacsony költséggel, automatizált módon gyárthatók. A CVD-eljárás alkalmazása folytán elkerülhető a közismerten magas olvadáspontú és igen kemény katódanyagoknak, mint például a volfrámnak drága és nehéz gépi megmunkálása és ugyanakkor lényegesen szabadabban választott rétegstruktúra készíthető el. Különösen előnyös, ha az egész katódot az öszszes anyagréteggel együtt folyamatos reaktiv lecsapással készítjük el. A találmány szerinti eljárás egy másik foganatosítási módja szerint a rétegstruktúrát úgy készítjük el, hogy a három réteg, a, ß és y azonos. Ezzel azt érjük el, hogy egyetlen réteg veszi át az a, ß és y rétegek funkcióját. Ennek az egy rétegnek megfelelő a textúrája és az emittáló, valamint az adalék anyagokat nagy mennyiségben tartalmazza; ugyanakkor a finomdiszperz adalékok folytán stabilizált a textúrája és a mikrostruktúrája és a hőterhelés alatt mechanikusan állandó. A találmány szerint előállított katódok mind a hosszú élettartamukkal, mind az emittáló anyag nagy koncentrációjával és a nagy mechanikus stabilitásukkal tűnnek ki. A találmányt az alábbi példákkal szemléltetjük, ahol az egyes ábrákra is utalunk. 5 Az 1. ábra egy a katódok előállításához vagy lecsapóberendezés hosszmetszetét mutatja. A 2. ábra az 1. ábra szerinti berendezést egy az 1. példa szerint előállított katóddal együtt mutatja a hossztengelyre merőleges metszetben. 10 A 3.a ábra a 2. példa szerinti (Th + W)-CVD- katódot keresztmetszetben mutatja. A 3.b ábra a (W2C)Th02 vonatkozó koncentráció eloszlási profilját mutatja. A 4. ábra a 3.a ábra szerinti katódstruktúra elő- 1® állításához szükséges WF6 és Ar-gázáramok menynyiségi viszonyainak a változását mutatja. Az 5. ábra az 1. ábra szerinti berendezésnek és a 3. példa szerint előállított katódnak a hossztengelyre merőleges metszetét mutatja. A 6. ábra a 3. példának megfelelően előállított kész katódot mutatja a közvetlen fűtéshez szolgáló belső vezetővel és gyürűérintkezővel együtt. A 7. ábra a 4. példa szerinti, a külső felületén 25 bevont katódszubsztrátumnak a hossztengellyel párhuzamos metszetét mutatja. A 8. ábra a 7. ábra egy részletét nagyított léptékkel mutatja. 1. példa \ Az 1. ábrán látható berendezés egy olyan reaktív lecsapókamra belsejében van elheyezve, amelyben 35 a különböző anyagokat a gázfázisból lecsapathatjuk (CVD-reaktor). Az önmagában ismert berendezés a gázszállító, illetve a gázáram mennyiségét szabályozó szervekből, a reakciókamrából és a kivezetőrendszerből áll. A pirolitikus grafitból álló és 40 szubsztrátumként szolgáló, belül üres 1 henger, amelynek belső átmérője 12 mm, hossza 95 mm, falvastagsága pedig megközelítően 200 pm, teljes hosszában volfrámdrótból álló 3 fűtőtekerccsel van körülvéve, végeit pedig az ugyancsak pirolitikus 45 anyagból készült 2 fedelek tartják. Az 1 szubsztrátum pirolitikus grafitja a belső felülettel párhuzamosan laminált, ami annyit jelent, hogy a krisztallográfiai c tengely a hengerfelület síkjára merőleges. A grafithenger fűtése azonban magán a hengeren 50 közvetlenül átbocsátóit árammal is történhet. A CVD-eljárással a 4 katódot a szubsztrátumhenger belső felületére fordított rétegsorrendben növesztve alakítjuk ki, ami azt jelenti, hogy a legfelső felületi réteget csapjuk le először és a katód 55 belső, hordozó rétegét csapjuk le utoljára. A fenti példában az 1 szubsztrátumot 550-600 °C-ra hevítjük és a bevezetett reagensgázok nyomása megközelítően 50 mbar. 60 A 2. ábra a katód növesztett rétegeit a belül üres U 1 szubsztrátumhenger hossztengelyére merőleges metszetben mutatja. A szubsztrátumra először egy olyan finomkristályos, (ill” orientációjú (1 pm-es vagy kisebb szemcsenagyságú) 7 W-réteget csa- 65 punk le, amely a kristálystruktúra stabilizálására 1 8
