[其他]離子層對(duì)鋁陰極的保護(hù)技術(shù)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86107507
• 申請(qǐng)日: 1986-10-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN86107507A
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王喜山
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山東師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01J9/02
• 分類(lèi)號(hào): H01J9/02;H01J1/30;H01S3/22
• 代理公司: 山東省高等院校專(zhuān)利事務(wù)所
• 代理人: 崔日新,婁安境

本發(fā)展屬于氣體放電電子器件生產(chǎn)技術(shù)。

離子層保護(hù)鋁冷陰極的技術(shù)，主要用于氣體放電的電子器件的生產(chǎn)工藝中。保護(hù)鋁冷陰極，防止鋁濺射，可以延長(zhǎng)該類(lèi)電子器件的工作壽命。國(guó)內(nèi)外目前普遍使用氧化法保護(hù)鋁陰極，即在鋁陰極外表面用氧氣氛放電的方法生長(zhǎng)氧化層（三氧化二鋁），用它覆蓋裸體鋁陰極，以防止被放電氣體粒子碰撞而濺射。這種方法有兩個(gè)缺點(diǎn)：一是氧化不易完整，不能徹底克服鋁陰極濺射現(xiàn)象，二是鋁陰極表面覆蓋了一層氧化鋁，因此造成了鋁陰極發(fā)射電子的困難。這樣，會(huì)造成陰極放電區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度增大，導(dǎo)致放電氣體粒子動(dòng)能增大，高動(dòng)能的粒子碰撞在陰極表面，還是會(huì)引起陰極濺射。因此，用氧化法保護(hù)的鋁陰極壽命是有限的。

本發(fā)明利用一種低電離電位的金屬元素汞，在鋁陰極表面的陰極放電區(qū)形成離子化保護(hù)層。該離子層的作用，是防止氣體放電的離子直接碰撞鋁表面，防止發(fā)生陰極濺射現(xiàn)象，從而延長(zhǎng)了氣體放電電子器件的使用壽命。

本發(fā)明的構(gòu)思是，用光譜純鋁作為氣體放電的電子器件的冷陰極時(shí)，由于鋁表面受到氣體放電粒子碰撞，鋁原子會(huì)脫離鋁表面飛濺出來(lái)，即發(fā)生所謂陰極濺射，使鋁陰極損傷，影響了電子器件的使用壽命。為克服鋁陰極濺射，需要對(duì)鋁陰極表面完善保護(hù)。本發(fā)明采用汞離子層完整地保護(hù)了鋁陰極表面，它有兩大優(yōu)點(diǎn)：一是光譜純的汞蒸氣原子，被氣體放電粒子電泳到陰極表面附近，形成完整的汞離子保護(hù)層。這種保護(hù)層是由電泳效應(yīng)形成的一種動(dòng)態(tài)保護(hù)層，它會(huì)無(wú)孔不入地保護(hù)住鋁陰極的每一部分，因而可使保護(hù)絕對(duì)完整;第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于汞原子的電離電位遠(yuǎn)低于氣體放電原子，在鋁陰極的陰極放電區(qū)，存在一層低電離電位的汞離子層，這樣就大大降低了陰極放電區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度，因而，汞離子的動(dòng)能減小，它對(duì)鋁陰極的碰撞損傷作用顯著下降，有效地防止了鋁原子飛離鋁陰極表面，因此，不會(huì)發(fā)生有害的陰極濺射效應(yīng)，從而延長(zhǎng)了鋁陰極的使用壽命。

本發(fā)明采用氣態(tài)汞離子層保護(hù)鋁陰極表面，能做到保護(hù)完整;另外，由于汞原子電離電位低，在陰極放電區(qū)存在一層低電離電位的離子層，顯著地降低陰極放電區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度，使汞離子向鋁陰極傳遞電荷過(guò)程中，對(duì)鋁陰極碰撞動(dòng)能極小。由于以上兩點(diǎn)，克服了鋁陰極濺射現(xiàn)象，可以大大延長(zhǎng)鋁陰極的使用壽命，從而使氣體放電的電子器件的使用壽命大幅度提高。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的最佳方式是，利用放電氧化法將鋁陰極在純氧中放電氧化（氧氣2乇，氧化電流密度0.4～0.5mA/cm²，氧化2小時(shí)）;再將鋯鋁汞片（0.5～2cm²）點(diǎn)焊在鋁陰極上;再將鋁陰極裝配入電子器件中（如內(nèi)腔式氦氛激光管）;再將激光管接在真空臺(tái)上，抽真空至10^-5乇;再用高頻電爐（400℃）對(duì)鋁陰極和鋯鋁汞片除氣（真空度保持在1～5×10^-5乇）;再將氦氖激光管中充入氦氖氣體3;再將激光管從真空臺(tái)上封割下來(lái);再用高頻爐加熱線圈對(duì)鋯鋁汞片加熱750℃～1000℃時(shí)間30～90秒，將鋯鋁汞片激話，以發(fā)揮其吸氣劑的作用，并同時(shí)釋放汞蒸氣為1～5×10^-3乇。實(shí)現(xiàn)本方法使用的點(diǎn)焊機(jī)、真空臺(tái)、3千瓦高頻爐系公知公用的常規(guī)設(shè)備，無(wú)特殊要求。

離子層保護(hù)冷陰極的技術(shù)，首先使用于內(nèi)腔式玻璃結(jié)構(gòu)的氦激光管中。這種激光管的陰極是鋁冷陰極，利用氣體的輝光放電來(lái)工作。氣體放電使鋁冷陰極產(chǎn)生濺射，因而影響工作壽命。將氣體狀態(tài)的低電位的汞元素充入放電管，借助于氣體放電的電泳效應(yīng)，將汞蒸氣固限于鋁陰極的放電區(qū)。形成氣態(tài)的汞離子層，保護(hù)住鋁陰極表面，從而防止氣體放電離子直接碰撞鋁表面，克服了陰極濺射觀象。由此，使用該技術(shù)生產(chǎn)的氦氖激光管平均無(wú)故章時(shí)間（MTBF）由八千小時(shí)提高到二萬(wàn)二千小時(shí)（中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究學(xué)院的測(cè)試報(bào)告），達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平（美國(guó)GRIOT公司向我國(guó)出口的同類(lèi)產(chǎn)品為一萬(wàn)八千五百小時(shí)）。其中有的樣管點(diǎn)燃?jí)勖堰_(dá)七萬(wàn)二千小時(shí)，輸出功率仍保持不變，超過(guò)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平。