[其他]離子層對鋁陰極的保護技術

無效

• 申請號: 86107507
• 申請日: 1986-10-21
• 公開（公告）號: CN86107507A
• 公開（公告）日: 1988-06-15
• 發明（設計）人: 王喜山
• 申請（專利權）人: 山東師范大學
• 主分類號: H01J9/02
• 分類號: H01J9/02;H01J1/30;H01S3/22
• 代理公司: 山東省高等院校專利事務所
• 代理人: 崔日新,婁安境

本發展屬于氣體放電電子器件生產技術。

離子層保護鋁冷陰極的技術，主要用于氣體放電的電子器件的生產工藝中。保護鋁冷陰極，防止鋁濺射，可以延長該類電子器件的工作壽命。國內外目前普遍使用氧化法保護鋁陰極，即在鋁陰極外表面用氧氣氛放電的方法生長氧化層（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。這種方法有兩個缺點：一是氧化不易完整，不能徹底克服鋁陰極濺射現象，二是鋁陰極表面覆蓋了一層氧化鋁，因此造成了鋁陰極發射電子的困難。這樣，會造成陰極放電區的電場強度增大，導致放電氣體粒子動能增大，高動能的粒子碰撞在陰極表面，還是會引起陰極濺射。因此，用氧化法保護的鋁陰極壽命是有限的。

本發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形成離子化保護層。該離子層的作用，是防止氣體放電的離子直接碰撞鋁表面，防止發生陰極濺射現象，從而延長了氣體放電電子器件的使用壽命。

本發明的構思是，用光譜純鋁作為氣體放電的電子器件的冷陰極時，由于鋁表面受到氣體放電粒子碰撞，鋁原子會脫離鋁表面飛濺出來，即發生所謂陰極濺射，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，需要對鋁陰極表面完善保護。本發明采用汞離子層完整地保護了鋁陰極表面，它有兩大優點：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層。這種保護層是由電泳效應形成的一種動態保護層，它會無孔不入地保護住鋁陰極的每一部分，因而可使保護絕對完整;第二個優點是，由于汞原子的電離電位遠低于氣體放電原子，在鋁陰極的陰極放電區，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的電場強度，因而，汞離子的動能減小，它對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，不會發生有害的陰極濺射效應，從而延長了鋁陰極的使用壽命。

本發明采用氣態汞離子層保護鋁陰極表面，能做到保護完整;另外，由于汞原子電離電位低，在陰極放電區存在一層低電離電位的離子層，顯著地降低陰極放電區的電場強度，使汞離子向鋁陰極傳遞電荷過程中，對鋁陰極碰撞動能極小。由于以上兩點，克服了鋁陰極濺射現象，可以大大延長鋁陰極的使用壽命，從而使氣體放電的電子器件的使用壽命大幅度提高。

本發明實現的最佳方式是，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）;再將鋯鋁汞片（0.5～2cm²）點焊在鋁陰極上;再將鋁陰極裝配入電子器件中（如內腔式氦氛激光管）;再將激光管接在真空臺上，抽真空至10^-5乇;再用高頻電爐（400℃）對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上封割下來;再用高頻爐加熱線圈對鋯鋁汞片加熱750℃～1000℃時間30～90秒，將鋯鋁汞片激話，以發揮其吸氣劑的作用，并同時釋放汞蒸氣為1～5×10^-3乇。實現本方法使用的點焊機、真空臺、3千瓦高頻爐系公知公用的常規設備，無特殊要求。

離子層保護冷陰極的技術，首先使用于內腔式玻璃結構的氦激光管中。這種激光管的陰極是鋁冷陰極，利用氣體的輝光放電來工作。氣體放電使鋁冷陰極產生濺射，因而影響工作壽命。將氣體狀態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，將汞蒸氣固限于鋁陰極的放電區。形成氣態的汞離子層，保護住鋁陰極表面，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，使用該技術生產的氦氖激光管平均無故章時間（MTBF）由八千小時提高到二萬二千小時（中國計量科學研究學院的測試報告），達到了國際先進水平（美國GRIOT公司向我國出口的同類產品為一萬八千五百小時）。其中有的樣管點燃壽命已達七萬二千小時，輸出功率仍保持不變，超過國內外先進水平。