КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-79-00232

НазваниеИсследование воздействия ионов неактивных газов для модификации автоэмиссионных свойств массивных катодов из промышленных углеродных материалов

Руководитель Чепусов Александр Сергеевич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук , Свердловская обл

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-301 - Электрофизика, электрофизические системы

Ключевые слова автоэлектронная эмиссия, ионная бомбардировка, углеродные материалы, конструкционный графит, аргон, криптон

Код ГРНТИ29.35.37

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Создание надежного и эффективного автоэмиссионного катода является одной из актуальных задач вакуумной электроники. Автоэмиссия характеризуется рядом преимуществ: высокая плотность тока, безынерционность, энергоэффективность, т.к. сам акт полевой эмиссии осуществляется за счет квантово-механического туннелирования электронов и не требует энергетических затрат. Холодные катоды могут применяться в различных электровакуумных приборах компактных размеров: нагревателях, электронных пушках, источниках света, рентгеновских трубках, масс-спектрометрах. Наибольший интерес среди исследователей полевых катодов вызывают углеродные, наноструктурные эмиттеры: углеродные нанотрубки и графеновые листы. За счет большого коэффициента усиления электрического поля они характеризуются низкими рабочими напряжениями. Но при этом такие эмиттеры подвержены влиянию ионов остаточных газов, пондеромоторных нагрузок, сопровождающих работу автокатода. В итоге к прибору с автоэмиссионным катодом из углеродного наноматериала предъявляются серьезные требования: сверхвысокий вакуум, хорошая адгезия к материалу подложки, ориентация массива нанотрубок вдоль электрического поля и т.д. При этом процесс изготовления графеновых листов и углеродных нанотрубок с подходящими характеристиками (проводниковые свойства, морфология) требует значительных финансовых и технологических затрат. Альтернативой наноэмиттерам выступают массивные углеродные катоды из конструкционного графита, перспективность которых отмечена в 2010-х годах. Такого рода эмиттеры дешевы, доступны, технологичны, имеют развитую поверхность с большим количеством эмиссионных центров, устойчивы к температурным и радиационным воздействиям. Таким образом, преимуществами массивных углеродных катодов являются совокупная экономичность самого материала, а также снижение требований к условиям эксплуатации: технический вакуум, отсутствие необходимости придания острийной формы катоду. Для повышения эффективности автоэлектронной эмиссии сам катод может подвергаться различным видам воздействия: механической обработке, лазерному облучению, созданию покрытий, имплантации элементов с малой работой выхода и ионной бомбардировке эмитирующей поверхности. Данный проект предполагает проведение исследований влияния на автоэмиссионные свойства массивных графитовых катодов последнего из вышеперечисленных факторов – воздействия потоков ионов. В случае наноструктурных катодов ионная бомбардировка носит деструктивный характер: разрушает нанотрубки и листы, в результате чего катод деградирует. Макроскопические, массивные, катоды лишены этого недостатка. При работе катода на его поверхности конкурируют 2 процесса разрушение эмиссионных центров и формирование новых под воздействием ионов остаточных газов. Ионная бомбардировка поверхности может приводить как к изменению рельефа, так и трансформации электронной структуры приповерхностного слоя, участвующего в эмиссии электронов. Предполагается, что за счет воздействия ионов химически неактивных газов поверхность будет модифицироваться, что поспособствует улучшению автоэмиссионных характеристик: повышению коэффициента усиления электрического поля, формированию микро- и нанокластеров с пониженной работой выхода. Модифицированные ионной бомбардировкой катоды могут быть использованы в микроскопах, электронных пушках, масс-спектрометрах, катодных узлах рентгеновских трубок.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---