[發明專利]一種熱陰極用熱子及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210974942.4
• 申請日: 2022-08-15
• 公開（公告）號: CN115424910A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 何仕麗;李昊岳;何凡;徐康;彭攀;楊才煒;霍亮;郭洪瑋
• 申請（專利權）人: 四川杰諾創科技有限公司
• 主分類號: H01J9/04
• 分類號: H01J9/04;H01J1/14;H01J1/13;H01J1/15;C23C16/40;C23C16/455;C23C16/56
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 韋海英

本發明公開了一種熱陰極用熱子及其制備方法和應用，其制備方法包括以下步驟：將熱絲繞于熱絲模具上并固定，然后燒制定型，冷卻至室溫，脫模并整形；在脫模后的熱絲表面，采用原子層沉積法沉積氧化鋁薄膜，制得熱陰極用熱子。本發明通過原子層沉積的方法在熱絲表面鍍一層結合力強的高致密度氧化鋁薄膜后，能夠對熱絲原子蒸散起到較好的阻隔作用，同時，提高氧化鋁薄膜的致密度也能減少陰極區的氧氣含量，從而降低陰極短路率，提高了陰極工作的穩定性與可靠性。

技術領域

本發明涉及微波真空電子器件技術領域，具體涉及一種熱陰極用熱子及其制備方法和應用。

背景技術

陰極是真空電子器件的電子源，為器件提供大量的高質量的電子，陰極發射性能的好壞，直接決定了真空電子器件能否穩定可靠的工作，根據電子獲得能量引起發射的機制不同，陰極主要分為熱陰極、場致陰極、光陰極和二次電子陰極等，由于熱陰極有電流密度大、結構簡單、不需要觸發激光等諸多優點而被廣泛應用，一般通過熱子(熱絲)對熱陰極進行加熱，它能保證陰極處于正常的工作溫度。目前型號管陰極在工作過程中的短路幾率相對較低，而型號管尤其是新研發的大陰極(如X、W四瓣陰極等)短路故障較高，這在很大程度上制約了產品的研制和生產效率的可行性。

研究表明，導致陰極短路的主要因素有：1.高溫下熱絲的金屬原子大量蒸散后吸附于氧化鋁絕緣層中；2.熱絲到熱絲筒或熱絲到熱絲之間的溫度梯度過大；3.陰極區氧氣含量偏高；對于因素1，熱絲原本有一電泳層，可起到阻隔金屬原子朝熱絲筒方向的揮發與擴散的作用，但由于電泳工藝本身的缺陷，電泳層的致密度較低且孔徑較大，通常在幾百納米，而金屬原子的半徑通常只有幾埃，因此，阻隔效果不理想，大大提高了陰極短路幾率；對于因素2，主要是熱絲結構和尺寸的原因所導致的；對于因素3，造成陰極區氧氣含量偏高的原因有很多，其中，絕緣層致密度低(約65％)和比表面積大是主要的原因之一，潔凈的氧化鋁表面能大，吸附氧氣的能力很強，通過排氣手段很難將深層的吸附的氧氣排出，因此，表面積越大則會有更多的氧氣吸附于氧化鋁的絕緣層中，陰極工作時這些氧氣是形成“短路單元”的必需原料。因此，尋求一種具有更有效阻隔層的熱絲來降低陰極短路率，具有十分重要的意義。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種熱陰極用熱子及其制備方法和應用，以解決現有熱絲的蒸散量較高、陰極區氧氣含量高，陰極較易短路的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：提供一種熱陰極用熱子的制備方法，包括以下步驟：

(1)將熱絲繞于熱絲模具上并固定，然后燒制定型，冷卻至室溫，脫模并整形；

(2)在步驟(1)脫模后的熱絲表面，采用原子層沉積法沉積氧化鋁薄膜，制得熱陰極用熱子。

本發明的有益效果為：原子層沉積是通過將不同的氣相前驅體脈沖交替地通入反應器，然后在沉積基體上化學吸附并反應形成沉積膜的一種方法和技術，當前驅體到達沉積基體表面，它們會在其表面化學吸附并發生表面反應，直至表面飽和時就自動終止，表面反應具有自限性，即化學吸附自限性和順次反應自限性，不斷重復這種自限性反應就形成了薄膜；本發明通過原子層沉積的方法在熱絲表面鍍一層結合力強的高致密度氧化鋁薄膜后，能夠對熱絲原子蒸散起到較好的的阻隔作用，同時，提高氧化鋁薄膜的致密度也能減少陰極區的氧氣含量，從而降低陰極短路率，從而提高了陰極工作的穩定性與可靠性。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進：

進一步，步驟(1)中熱絲為鎢絲或鎢錸絲。

進一步，步驟(1)中燒制定型的條件為：于1400-1600℃條件下保溫8-12min。

進一步，步驟(1)中在氫氣保護氣氛條件下燒制定型。

進一步，步驟(2)中原子層沉積法以三甲基鋁為前驅體，水為反應物，氮氣為載氣。