Отчет о научно-исследовательской работе «Исследование композиционных катодных материалов для катодных систем электровакуумных приборов двойного назначения»

Объект исследования - исходные компоненты сложных катодных материалов, пресс-порошки, металлические губчатые матрицы, заготовки металлопористых катодов на различных этапах изготовления, готовые эмиттеры. Цель исследования - повышение эмиссионных свойств, надежности и долговечности эффективных катодов путем обоснованного выбора исходных компонентов и режимов формирования катодного материала. Для проведения электронно-микроскопических исследований и рентгеновского микроанализа поверхности композиционных катодных материалов разработана методика качественной и количественной оценки ее элементно-фазового состава и чистоты с использованием новых опций Hyper Map, Auto Phase, Maximum Pixel Spectrum программного обеспечения ESPRIT. Методика позволяет проводить исследование формирования эмиссионной поверхности катода на различных этапах его изготовления, создавать фазовые изображения поверхности, количественно определять площади, занимаемые каждой фазой; находить пики элементов, занимающих маленькие области (локальные загрязнения), которые не определяются при обычном микроанализе. Получены данные о структурно-фазовых особенностях и чистоте исходных компонентов сложных катодных материалов металлопористых катодов: порошков вольфрама марок ВЧДК фракции «А» и «Б», ВС-4, молибдена марки МПЧ, алюмината состава 3,0BaO∙0,5CaO∙Al₂O₃. Показаны этапы роста слоя оксида на поверхности частиц W порошка при его длительном хранении в атмосферной среде. Исследованы структурные особенности поверхности W губок после механообработки и после ионного травления. Получены качественные и количественные данные по структурно-фазовым особенностям состояния эмиссионной поверхности вольфрам-алюминатных катодов. По полученным экспериментальным данным рассчитан краевой угол смачивания волфрама расплавом алюмината. Обнаружено формирование цепочечных структур активного вещества на поверхностях пор W матрицы. Обнаружено образование вольфрамовой «корки» толщиной ~200 нм на поверхности W губки после ее пропитки алюминатом бария-кальция при Т = 1850°С. Установлены причины образования вспучиваний, областей повышенной пористости и локальных скоплений активного вещества на эмиссионной поверхности металлопористого катода.Даны рекомендации по предварительной обработке исходного порошка вольфрама. Приведены сравнительные оценки структурно-фазового состава эмиссионной поверхности вольфрам-алюминатных катодов, изготовленных по разным технологиям.