автореферат диссертации по электронике, 05.27.02, диссертация на тему:Металлосплавные катоды для магнетронов миллиметрового диапазона с торцевой пушкой

На правах рукописи

МЯСНИКОВ Александр Сергеевич

МЕТАЛЛОСПЛАВНЫЕ КАТОДЫ ДЛЯ МАГНЕТРОНОВ МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА С ТОРЦЕВОЙ ПУШКОЙ

Специальность 05.27.02 - Вакуумная и плазменная электроника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Саратов 2011

005015071

005015071

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Зоркин Александр Яковлевич

доктор технических наук, профессор Царев Владислав Алексеевич

кандидат технических наук Муллин Виктор Валентинович

Ведущая организация:

ЗАО «Экспо ПУЛ», г. Саратов

Защита состоится «26» декабря 2011 г. в 15 00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.242.01 при ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.» по адресу: 410054 г. Саратов, ул. Политехническая, 77, ауд. 1/414.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.».

Автореферат разослан «. » ноября 2011 г.

Автореферат размещен на сайте ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный ^технический университет им. Гагарина Ю.А.». www.sstu.ru «26

» ноября 2011 г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Приборы миллиметрового диапазона длин волн находят все большее применение в радиоаппаратуре. В настоящее время активно ведутся работы по созданию магнетронов миллиметрового диапазона длин волн как в России, так и за рубежом. Проблемам катодной тематики приборов М-типа были посвящены работы Б.Ч. Дюбуа, В.Д. Котова, Н.П. Есаулова, В.П. Марина, И.П. Ли и др. Так как для нормальной работы магнетрона миллиметрового диапазона необходимо обеспечить плотность тока эмиссии с катода в импульсе более 100 А/см2, применяемые ранее горячие катоды приходилось выводить в режим перекала для получения необходимой плотности тока, что значительно снижало долговечность прибора. С середины 90-х годов прошлого столетия в магнетронах миллиметрового диапазона широкое применение нашел холодный вторичноэмиссионный катод из чистой платины. Такой катод способен обеспечить необходимую плотность тока эмиссии при достаточно низких температурах за счет высокого коэффициента вторичной электронной эмиссии (КВЭЭ), что позволяет значительно повысить долговечность прибора.

Необходимо отметить, что в настоящее время разработаны вторично-эмиссионные сплавы с более высоким значением КВЭЭ (чистая платина 0=1,7; сплав палладий-барий (ПдБ 2) о=2,7; сплав платина-барий (ПлБ 2) о=3,0). Эти сплавы нашли широкое применение в приборах магнетронного типа сантиметрового диапазона, а также длинноволновой части миллиметрового диапазона длин волн.

Однако, несмотря на явные преимущества метаплосплавных катодов в части повышения долговечности магнетрона, вплоть до настоящего времени единственным в мире магнетроном 2-миллиметрового диапазона с иридий-лантановым горячим катодом промышленного образца с выходной импульсной мощностью 4 кВт, является разработка ОАО «Плутон». Основным недостатком данного магнетрона является малая долговечность (500 часов).

Основной проблемой применения катодов на основе сплавов ПдБ 2 и ПлБ 2 (металлосплавные катоды) в магнетронах, работающих в коротковолновой части миллиметрового диапазона, является отсутствие технологических процессов и конструкций, позволяющих изготавливать металлосплавные катоды диаметром мене 3 мм.

Известные в настоящее время способы изготовления метаплосплавных катодов основаны на получении неразъемного соединения эмиссионного материала с материалом керна в твердой фазе за счет максимального сближения соединяемых поверхностей. Наиболее широко применяемые для изготовления металлосплавных катодов технологические процессы сварки в твердом состоянии: диффузионная сварка, контактная шовная

многорядная сварка, магнитно-импульсная сварка (разработке и исследованию данных технологических процессов изготовления металлосплавных катодов посвящены работы Есаулова Н.П., Конюшкова Г.В., Зоркина А.Я. и др.)» обеспечивают сближение и соединение двух свариваемых поверхностей за счет приложения давления и нагрева, достаточных для появления пластических деформаций в зоне соединения.

Решением задачи повышения долговечности магнетрона миллиметрового диапазона до 1 ООО часов может стать применение металлосплавно-го катода на основе сплавов ПдБ 2 или ПлБ 2. Снижение усилия, прилагаемого для формирования контакта между свариваемыми поверхностями при изготовлении металлосплавного катода, может быть достигнуто за счет появления жидкой фазы в зоне соединения, что позволит обеспечить необходимый тепловой и электрический контакт эмиттера с керном катода.

Обеспечение надежного теплового и электрического контакта по всей поверхности соединения, препятствующего перегреву катода и его разрушению под воздействием средней мощности обратной электронной бомбардировки, недостаточно для повышения долговечности катодного узла. При работе магнетрона в импульсном режиме необходимо также повысить стойкость катода к импульсным нагрузкам.

Современные тенденции в развитии СВЧ приборостроения в направлении уменьшения длин волн до 2 мм и менее требуют разработки новых технологических принципов и процессов изготовления малогабаритных металлосплавных платино-бариевых и палладий-бариевых катодов.

В силу явной недостаточности теоретических и экспериментальных исследований особенностей формирования сварного соединения эмиссионного материала с керном при малых габаритах катодного узла за счет появления жидкой фазы, а также физико-химических процессов, проходящих в эмиссионном сплаве при высоких температурах, была сформулирована цель данной работы.

Цель работы: разработка новых технологических принципов и процессов изготовления металлосплавных катодов повышенной эрозионной стойкости и формоустойчивости для магнетронов миллиметрового диапазона высокой мощности и исследование физических процессов при их изготовлении и эксплуатации.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

• разработать базовую конструкцию металлосплавного вторично-эмиссионного катода для магнетронов миллиметрового диапазона длин волн;

• разработать технологический процесс и оснастку для изготовления вторично-эмиссионного катода для магнетронов миллиметрового диапазона длин волн способом диффузионной сварки в зоне соединения;

• определить влияние режимов технологических процессов изготовления и конструкций металлосплавных вторично-эмиссионных катодов на их эмиссионные свойства, эрозионную стойкость и формоустойчивость;

• изготовить и испытать макетные образцы магнетронов с металло-сплавными катодами;

• провести испытания опытного образца магнетрона 2 мм диапазона на долговечность.

Методы и средства исследований. При выполнении данной работы использованы научные основы эмиссионной и СВЧ электроники, основы теории соединения материалов в твердом состоянии. Использованы современные методы экспериментальных исследований и средства компьютерного моделирования.

Достоверность результатов, полученных при проведении теоретических и экспериментальных исследований, подтверждается результатами испытаний разработанных катодных узлов в макетных образцах магнетронов.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Разработанный технологический процесс соединения эмиссионных сплавов платина-барий и палладий-барий с молибденовым керном диаметром 1,5-2,5 мм за счет применения термических систем давления в вакууме 10"2-10"3 Па обеспечивает тепловой и электрический контакт, позволяющий отвести удельную мощность обратной электронной бомбардировки катода до 100 Вт/см2.

2. Разработанная конструкция металлосплавного катода, получаемая путем одновременного соединения в термической системе давления пластин из сплава палладий-барий и МР-47 при температуре 1500 К обладает повышенной в 4-5 раз по сравнению с типовой конструкцией эрозионной стойкостью к электронной бомбардировке.

3. Соединение палладий-бариевой фольги с керном катода при температуре 1520±20 К осуществляется за счет появления жидкой фазы, обеспечивающей при затвердевании тепловой и электрический контакт эмиттера с керном с изменением структуры сплава палладий-барий, приводящим к появлению открытых «каналов» и улучшению доставки по ним на поверхность эмиттера в работающем приборе бария, что позволяет снизить рабочую температуру катода на 80-140 К без ухудшения его эмиссионных свойств.

4. Разработанные технологические принципы и технологические процессы, а также конструкция металлосплавного катода, опробованные на опытном образце магнетрона 2-миллиметрового диапазона, позволяют создавать приборы М-типа в коротковолновой части миллиметрового диапазона с долговечностью до 1000 часов и выходной импульсной мощностью до 5 кВт.

Научная новизна работы:

• Впервые предложен технологический принцип изготовления палладий-бариевых катодов диффузионной сваркой при температуре 15001540 К за счет появления жидкой фазы в зоне соединения эмиттера с керном.

• Экспериментально показано, что разработанный технологический процесс диффузионной сварки палладий-бариевых катодов с термическими системами давления через промежуточные прослои из сплава МР-47 при температуре 1500-1540 К обеспечивает необходимое качество соединения катодного узла (механическую прочность, формоустойчивость, теплопроводность, электропроводность, эмиссионные свойства, стойкость к электронной и ионной эрозии) при изготовлении катодов диаметром 1,52,5 мм.

• Разработаны технология и оснастка для изготовления металло-сплавных катодов диаметром менее 3 мм, обеспечивающие отвод подводимой мощности к катоду до 100 Вт/см2.

• Разработана базовая конструкция металлосплавного катода, обладающая повышенной эрозионной стойкостью к мощной импульсной электронной бомбардировке.

Практическая значимость. На основании проведенных исследований разработаны конструкции и технологические процессы изготовления малогабаритных вторично-эмиссионных катодов. Предложены конструкции вторично-эмиссионных катодов, способные работать при уровне средней мощности обратной электронной бомбардировки до 100 Вт/см2. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы в ОКР по разработке магнетрона 2-миллиметрового диапазона, а также могут быть использованы при разработке и изготовлении мощных магнетронов миллиметрового диапазона длин волн.

Материалы исследований внедрены в учебный процесс при подготовке бакалавров и магистров по направлению «Электроника и наноэлек-троника».

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на: научно-практической конференции «Электроника и вакуумная техника: Приборы и устройства. Технология. Материалы» (Саратов, 2009), на Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Быстрозакаленные материалы и покрытия» (Москва, 2008,2009, 2010), на VII Международной Российско-Казахстанско-Японской научной конференции «Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов» (Волгоград, 2009), на Всероссийской молодежной выставке-конкурсе прикладных исследований, изобретений и инноваций (Саратов, 2009), на научно-технических конференциях «Вакуумная наука и техника» (Москва, 2009, 2011).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ (2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, 10 статей в научных сборниках).

Личный вклад автора заключается в постановке цели и задач исследования, проведении численных расчетов, необходимых для интерпретации результатов экспериментальных исследований. Представленные экспериментальные исследования проводились автором. Обсуждения по-

лученных теоретических и экспериментальных данных проводились вместе с соавторами статей. Автором лично разработан конструкция и технология изготовления катодного узла диаметром эмиттера 2 мм для магнетрона миллиметрового диапазона.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, изложена на 114 листах, содержит 76 рисунков, 2 таблицы, список использованных источников из 137 работ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, приведены научные положения, изложена научная новизна. Сформулированы цель и задачи исследований.

В первой главе содержится аналитический обзор существующих конструкций катодных узлов СВЧ приборов М-типа. Особое внимание уделяется вторично-эмиссионным катодам.

Наибольший интерес при изготовлении вторично-эмиссионных катодов для магнетронов миллиметрового диапазона представляют сплавы платина-барий и палладий-барий, обладающие наибольшим коэффициентом вторичной электронной эмиссии (КВЭЭ). Технология получения таких материалов заключается в плавке исходных компонентов в защитной среде с последующей многократной прокаткой до получения равномерного распределения бария по объему сплава. Сплавы палладий-барий и платина-барий не поддаются ковке и протяжке и выпускаются исключительно в виде полосы толщиной 0,1-0,2 мм.

Результаты проведенного анализа конструктивных особенностей и способов изготовления металлосплавных катодов, изложенные в главе, показали: все существующие современные технологии изготовления металлосплавных катодов диаметром менее 3 мм не обеспечивают требования, предъявляемые к катодам магнетронов миллиметрового диапазона (рис. 1).

о

Рис. 1. Шлифы катодов диаметром / мм, сваренные шовной контактной многорядной сваркой

Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям физико-химических процессов, протекающих при изготовлении и работе магнетронов миллиметрового диапазона, а также влияние этих процессов на эмиссионные свойства катодов.

Теоретически показано, что для полного удаления антиэмиссионных углеродных пленок с поверхности эмиттера обработку металлосплавных катодов при откачке магнетронов необходимо проводить при температуре более 1300 К. При температуре порядка 1400°С за 15-20 минут термообработки суммарное давление углеродосодержащих газов снижается более чем на порядок. При дальнейшей выдержке давление углеродосодержащих газов снижается незначительно.

її 1

/

/

/ Тсмііс|иі уры. К

Рис. 2. Зависимость результирующего потока СО и СОг от температуры катода

В результате проведенных исследований было показано, что увеличение площади границ между зернами сплава на порядок при изменении его структуры позволяет снизить рабочую температуру катода на 80-140°С.

—Дчясіп.іміиачзліііі«'\іріііі всосшш ПРСТШІІ

----Дчяішпіи шпчадиВ-

одрніі ИріЧіеДІІКГО

ІерЦОї'Ор^Ч ь> при г<мпсржр<І5і>0К

Рис. 3. Соотношение между рабочими температурами катодов с различными структурами сплава палладий-барий

Проведенные расчеты показали, что стойкость металлосплавного катода к разрушающему воздействию импульсного электронного потока в магнетроне миллиметрового диапазона можно повысить в 4-5 раз за счет снижения его рабочей температуры на 100°К.

¿»ИМ

К I лячг.ем \ С С I

|' 2 с»«-о*

: П.

* І.УМШ

- - Темдерип рл катода 800 К

-Темпераіура

катода 7іЮ К

1П НИМ ІШМ 1 «ЮПОЛС. 1РіО<)

Числл импульм л ля рачр\тен»я, N

Рис. 4. Зависимость предельной характеристики импульса от числа импульсов при рабочей температуре катода 700 и 800 °К с учетом безопасной амплитуды импульсной температуры

Третья глава посвящена технологическим процессам изготовления металлосплавных катодов.

Для проверки результатов теоретических исследований было проведено исследование влияния термической обработки в вакууме на вторично-эмиссионные свойства сплава на установке с полностью безмасляными средствами откачки. На рис. 5 приведена экспериментальная зависимость коэффициента вторичной эмиссии от температуры катода.

Рис. 5. Зависимость от температуры прогрева для сплава платина-барий

Экспериментально показано, что наличие углеродосодержащих загрязнений на поверхности катода значительно снижает эмиссионные свойства металлосплавных катодов. В результате проведенных экспериментов была определена необходимая температура отработки катода (1400°К) для полного удаления углерода с поверхности эмиттера. Полученные экспериментальные данные хорошо согласуются с результатами теоретических исследований.

В главе также представлены результаты исследований динамики изменения структуры сплава палладий-барий при высоких температурах (рис. 6).

На левом шлифе (рис. 6) показан сплав палладий-барий в состоянии поставки. При температуре, близкой к 1500К, отдельные крупные барий-содежащие включения начинают объединяться (фотография в центре) и при дальнейшем росте температуры включения начинают локализоваться по границам зерен. Таким образом, можно сделать предположение, что основная масса активного вещества сосредоточивается по границам зерен. Такая перестройка структуры сплава палладий-барий приводит к значительному увеличению площади границ между зернами.

Рис. 6. Динамика изменения структуры сплава палладий-барий при нагреве до температуры 1500 К

Таким образом, была выявлена возможность повышения скорости диффузия бария в палладий-бариевом катоде и снижения его рабочей температуры.

Отработка режимов диффузионной сварки вторично-эмиссионного сплава проводилась в специально разработанной оснастке - системе термического давления (рис. 7).

\5

Рис. 7. Оснастка для диффузионной сварки: 1 - корпус; 2 - клинья; 3 - стержень; 4 - втулка; 5 - фольга эмиссионного сплава; 6 - керн катода

Для палладий-бариевого сплава был разработан технологический процесс диффузионной сварки в водороде с точкой росы -10...-20°С при температуре сварки 1520+20 К, время изотермической выдержки 60 с, скорость подъема температуры 600 К/мин.

Для анализа качества полученных соединений были изготовлены шлифы экспериментальных образцов (рис. 8).

Рис. 8. Фотографии шлифов сваренных образцов

На рисунке видно, что целостность материала не нарушена, непрова-ров и расслоений нет. При проведении более подробного анализа шлифов при большем увеличении было обнаружено, что размеры отдельных зерен достигают 40 мкм. Структура сплава после диффузионной сварки при температуре 1500 К представляла собой отдельные зерна металла в матрице застывшего расплава.

Более тщательный анализ показал, что барий-содержащие включения наблюдаются не только по границе зерен, но и в объеме отдельных зерен (рис. 9).

Таким образом, было доказано, что формирование неразъемного соединения между сплавами ПдБ 2 и МР-47 при температуре 1500 К происходит за счет появления жидкой фазы в зоне соединения. Была исследова-

на кинетика процесса изменения структуры сплава палладий-барий при диффузионной сварке с образованием жидкой фазы в зоне соединения.

Рис. 9. Фотографии шлифов сваренных образцов Исследования физико-химических процессов формирований неразъемного соединения за счет появления жидкой фазы, образующейся в результате эвтектической реакции между интерметаллидом Рс12Ва5 и палладием, позволяют сделать вывод, что эмиссионные свойства материала эмиттера в процессе сварки сохраняются. Образующиеся каналы с повышенным содержанием активного вещества, как это было показано во второй главе, значительно облегчают доставку бария на поверхность эмиттера.

Четвертая глава посвящена внедрению результатов теоретических и экспериментальных исследований.

На рис. 10 представлена конструкция разработанного металлосплав-ного катода.

Рис. 10. Конструкция металлосплавного катода

Данный катод представляет собой набор пластин из эмиссионного сплава, соединенных между собой диффузионной сваркой через промежуточные прослои тугоплавкого металла (сплава), которые должны обеспечить повышенную стойкость катода к электронной эрозии.

Для проверки разработанной конструкции катодного узла на стойкость к циклическим термическим воздействиям, которая во многом зависит от технологии изготовления катода, было проведено термоциклирова-ние сваренных образцов.

На рис. 11 представлены шлифы эскпериментальных катодов.

Рис. 11. Фотографии шлифов экспериментальных катодов

Испытания на стойкость к циклическому нагреву проводились в вакуумной печи при следующем температурном режиме 600-1100-600°К. По-

еле проведения 10 циклов нагрева произошло разрушение катода (рис. 12). Разрушение катода произошло по границам зерен сплава палладий-барий, это разрушение было вызвано внутренними напряжениями в зоне соединения.

Рис. 12. Экспериментальный металлосплавный катод после термоциклирования

Процесс диффузионной сварки проходил в среде водорода. Известно, что палладий способен поглощать водород до нескольких своих объемов, при этом значительно увеличиваясь в размерах. Процесс термоциклирования катода проходил в вакууме. При быстром нагреве водород вышел из объема сплава палладий-барий и катод принял свои исходные размеры (рис. 13). Возникшие внутренние напряжения привели к разрушению катода.

Рис. 13 Металлосплавный катод после вакуумного отжига

При отработке технологии диффузионной сварки в среде водорода был предусмотрен последующий вакуумный отжиг с малой скоростью подъема температуры (не более 5 К/мин) до 1200 К и изотермической выдержкой 15 мин. При отжиге в вакууме водород, растворенный в объеме сплава палладий-барий, удалялся, а малая скорость подъема температуры и изотермическая выдержка способствовали снятию внутренних напряжений в зоне соединения. Катоды, прошедшие вакуумный отжиг, выдерживали 50 циклов нагрева до температуры 1100 К без видимых разрушений.

После термоциклирования из испытанных образцов были изготовлены шлифы (рис. 14).

х 200 х 80

Рис. 14. Металлосплавные катоды после термоциклирования

При проведении металлографических исследований сваренных образцов, прошедших термоциклирование, дефектов в зоне соединения выявлено не было.

Испытания магнетронов проводились с катодами классической конструкции, сваренными шовной контактной сваркой, и разработанной конструкции, сваренные диффузионной сваркой с термическими системами давления как с тугоплавкими прослоями, так и без них.

а б в

Рис. 15. Металлосплавные катоды после испытаний магнетрона 2 мм диапазона

Как видно из рис. 15а, катод классической конструкции, сваренный шовной контактной сваркой, при испытании магнетрона расплавился. Катоды, сваренные диффузионной сваркой, прошли испытания без значительных разрушений поверхности эмиттера. Наилучшие результаты показал катод, сваренный через промежуточные тугоплавкие прослои (рис. 156).

Так как катод, сваренный без тугоплавких прослоев (рис. 15в), также показал удовлетворительные результаты и был более технологичен в сборке, дальнейшие испытания магнетронов проводись только с этим катодом.

При анализе торцевых пушек, прошедших испытания, в составе магнетронов были обнаружены кольцевые оплавления в области отверстия полюсного наконечника (рис. 16).

Рис. 16. Боковые катоды после испытаний магнетрона

На рис. 17 показаны электрические параметры магнетрона до начала испытаний на долговечность.

I?

б :

3"

•Г

И

Рис. 17. Вольтамперная характеристика и зависимость выходной мощности магнетрона от анодного тока до начала испытаний на долговечность

Магнетрон был испытан в течение 1000 часов. На рис. 18 показаны электрические параметры магнетрона после испытаний.

'її « її »її 8 її

Рис. 18. Вольтамперная характеристика и зависимость выходной мощности магнетрона от анодного тока после 1000 часов испытаний на долговечность

После испытания в течение 1000 часов мощность магнетрона упала на 16%, КПД прибора снизился с 3,3 до 2,85%, что свидетельствует об увеличении токов утечки.

ажпеМЮ чамъ ікттяііГі

после 750 чдсоь іісштші

к мва і :>. 1220 ша ни ЇЇ;

Рис. 19. Зависимость тока эмиссии пушки от температуры в течение испытаний магнетрона на долговечность

В целом, при проведении испытания опытного образца магнетрона на долговечность были получены положительные результаты в части сохраняемости электрических характеристик прибора в течение 1000 часов его работы.

II

+ Выходная мощное іь, кВі

"»КПД. «і

0 250 500 750 1000 Время испытаний, час

Рис. 20. Электрические параметры магнетрона в течение испытаний на долговечность

При вскрытии магнетрона, испытанного на долговечность в течение 1000 часов, на торце металлосплавного катода был обнаружен слой напы-

ленного материала (рис. 216), а в области между эмиттером и держателем торцевой пушки на месте припоя образовался зазор (рис. 21 в).

Таким образом, можно сделать вывод, что при работе магнетрона торцевая пушка подвергалась воздействию повышенных температур, вызванных электронной бомбардировкой.

а

Рис. 21. Катоды магнетрона

Проведенные испытания магнетрона на долговечность доказали, что разработанная конструкция и технологические принципы изготовления малогабаритных металлосплавных катодов диффузионной сваркой с термическими системами давления позволяют создавать приборы М-типа в коротковолновой части миллиметрового диапазона с долговечностью до 1000 часов и выходной импульсной мощностью до 5 кВт.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований была решена актуальная научно-техническая задача современной СВЧ электроники по созданию базовой конструкции и технологии изготовления малогабаритных металлосплавных катодов для магнетронов, работающих в коротковолновой части миллиметрового диапазона.

1. Проведенные в диссертации исследования показали, что с точки зрения качества соединения наиболее перспективным для изготовления металлосплавных катодов является метод диффузионной сварки с термическими системами давления.

2. Результаты, полученные при проведении теоретических и экспериментальных исследований, позволили определить оптимальные режимы обработки металлосплавных катодов при откачке приборов.

3. Экспериментально доказано, что формирование неразъемного соединения между сплавами ПдБ 2 и МР-47 при температуре 1500°К происходит за счет появления жидкой фазы в зоне соединения.

4. В результате проведенных исследований физико-химических процессов формирований неразъемного соединения за счет появления жидкой фазы было обнаружено изменение структуры сплава палладий-барий.

5. Была исследована кинетика процесса изменения структуры сплава палладий-барий при диффузионной сварке с образованием жидкой фазы в зоне соединения.

б в

после испытания на долговечность в течение 1000 часов

6. Экспериментально определено, что с изменением структуры сплава при диффузионной сварке палладий-бариевого катода за счет появления жидкой фазы в эмиттере образуются каналы с повышенным содержанием активного вещества.

7. Теоретически было доказано, что изменение структуры сплава палладий-барий с увеличением площади границ зерен позволяет снизить рабочую температуру катода и повысить стойкость катода к разрушающему воздействию импульсной электронной бомбардировки.

8. Экспериментально доказано, что диффузионная сварка с термической системой давления палладий-бариевых катодов при температуре 1500 К за счет появления жидкой фазы в зоне соединения полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к способам изготовления металло-сплавных катодов.

9. Разработанный процесс диффузионной сварки позволяет сократить общее время на сборку и сварку катода с 8 до 0,5 часа.

Ю.При проведении испытания на стойкость к циклическому нагреву доказано, что разработанная конструкция малогабаритного металлосплав-ного катода и технология его изготовления обеспечивают достаточную стойкость к циклическому нагреву до рабочих температур.

11 .При проведении динамических испытаний макетов магнетронов с катодами, сваренными шовной контактной многорядной сваркой, доказано, что предъявляемые требования по стойкости к термомеханическим воздействиям к катодам магнетронов миллиметрового диапазона намного выше, чем к катодам СВЧ приборов магнетронного типа сантиметрового диапазона. Также при проведении динамических испытаний магнетронов было доказано, что разработанная конструкция малогабаритного металло-сплавного катода, рабочая поверхность которого выполнена в виде набора чередующихся пластин вторично-эмиссионного сплава и тугоплавкого сплава, обладает повышенной стойкостью к разрушению под воздействием мощной импульсной электронной бомбардировки.

12.Проведенные испытания опытного образца магнетрона на долговечность доказали, что разработанная конструкция и технологические принципы изготовления малогабаритных металлосплавных катодов диффузионной сваркой с термическими системами давления позволяют создавать приборы М-типа в коротковолновой части миллиметрового диапазона с долговечностью до 1000 часов и выходной импульсной мощностью до 5 кВт.

Содержание диссертации изложено в следующих работах:

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Мясников A.C. Парциальное газовыделение при откачке ЭВП / АЛ. Зоркин, Г.В. Сахаджи, С.В. Семенов, A.C. Мясников // Вакуумная техника и технология. 2010. №2. С. 111-114.

2. Мясников A.C. Особенности взаимосвязи фазовых превращений и эмиссии алюминатных катодов электровакуумных приборов / А.Я. Зоркин, C.B. Семенов, Г.В. Сахаджи, A.C. Мясников // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2010. №4. С. 165-170.

В других изданиях

3. Мясников A.C. Малогабаритные металлосплавные катоды / A.C. Мясников // Быстрозакаленные материалы и покрытия: материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. М., 2008. С. 242-246.

4. Мясников A.C. Получение биметаллических пластин диффузионной сваркой с термическими системами давления / A.C. Мясников // Быстро-закаленные материалы и покрытия: материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. М., 2008. С. 247-251.

5. Мясников A.C. Получение малогабаритных металлосплавных катодов диффузионной сваркой с термическими системами давления / Г.В. Конюшков, A.C. Мясников // Электроника и вакуумная техника: Приборы и устройства. Технология. Материалы: материалы научно-технической конференции. Саратов, 2009. С. 62-65.

6. Мясников A.C. Влияние металлических нанопленок на эмиссионные свойства сплавных катодов / Г.В. Конюшков, А.Я. Зоркин, A.C. Мясников // Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов: материалы Международной Российско-Казахстанско-Японской научной конференции. М., 2009. С. 344-347.

7. Мясников A.C. Металлосплавный катод для мощного магнетрона миллиметрового диапазона длин волн / A.C. Мясников, A.A. Саранцев, Р.В. Соловьев // Быстрозакаленные материалы и покрытия: материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. М„ 2009. С. 342-346.

8. Мясников A.C. Решение задач повышения стойкости электродов магнетронов миллиметрового диапазона / A.C. Мясников, Р.В. Соловьев // Всероссийская молодежная выставка-конкурс прикладных исследований, изобретений и инноваций: материалы научно-технической конференции. Саратов, 2009. С. 25.

9. Мясников A.C. Фрактальные структуры поверхностей импрегни-рованных катодов / А.Я. Зоркин, A.B. Гагаринский, A.C. Мясников // Быстрозакаленные материалы и покрытия: материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. М., 2010. С. 178-182.

10.Мясников A.C. Технология изготовления металлосплавных катодов для магнетронов миллиметрового диапазона / А.Я. Зоркин, A.C. Мясников II Вакуумная наука и техника: материалы XVI научно-технической конференции / под ред. Д.В. Быкова. М.: МИЭМ, 2009. С. 210-212.

11.Мясников A.C. Влияние металлических нанопленок на эмиссионные свойства сплавных катодов / А .Я. Зоркин, A.C. Мясников, В.Р. Соловьев // Вакуумная наука и техника: материалы XVI научно-технической конференции / под ред. Д.В. Быкова. М.: МИЭМ, 2009. С. 295-296.

12. Мясников A.C. Травление углерода на сплавном катоде при откачке магнетрона КВЧ-диапазона / А.Я. Зоркин, Г.В. Конюшков, A.C. Мясников, A.B. Гагаринский // Вакуумная наука и техника: материалы XVIII научно-технической конференции / под ред. Д.В. Быкова. М.: МИЭМ, 2011.С. 298-301.

Подписано в печать 21.11.11 Формат 60x84 1/16

Бум. офсет. Усл. печ. л. 1,0 Уч.-изд. л. 1,0

Тираж 100 экз. Заказ 298 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Отпечатано в Издательстве СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Тел.: 24-95-70; 99-87-39, e-mail: izdat@sstu.ru

ВВЕДЕНИЕ.

1 КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КАТОДНЫХ УЗЛОВ СВЧ ПРИБОРОВ М-ТИПА И ОСНОВНЫЕСПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ.

1.1 Катоды, применяемые в СВЧ приборах М-типа.

1.2 Металлосплавные катоды СВЧ приборов М-типа.

1.3 Способы изготовления металлосплавных катодов.

1.4 Особенности сварки металлосплавных катодов миллиметрового диапазона.

Выводы.

2 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

В МЕТАЛЛОСПЛАВНОМ КАТОДЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ МАГНЕТРОНА.

2.1 Термическая обработка металлосплавного катода при откачке магнетрона.

2.2 Диффузия бария в металлосплавном катоде.

2.3 Разрушение металлосплавного катода под воздействием импульсной электронной бомбардировки.

Выводы.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАЛЛОСПЛАВНЫХ КАТОДОВ.

3.1 Исследование режимов термообработки металлосплавного катода при откачке магнетрона на его эмиссионные свойства.

3.2 Исследование режимов термообработки на структуру сплава палладий-барий

3.3 Экспериментальные исследования режимов диффузионной сварки палладий- бариевого катода.

Выводы.

4 ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТКА БАЗОВОЙ КОНСТРУКЦИИ МЕТАЛЛОСПЛАВНОГО КАТОДА ДЛЯ МАГНЕТРОНА МИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА.

4.1 Разработка конструкции металлосплавного катода для магнетронов миллиметрового диапазона с повышенной эрозионной стойкостью.

4.2 Испытание экспериментальных катодов в макетах магнетронов.

4.3 Испытания опытного образца магнетрона с металлосплавным катодом, сваренным диффузионной сваркой, на долговечность.

Выводы.

Приборы миллиметрового диапазона длин волн находят все большее применение в радиоаппаратуре. В настоящее время активно ведутся работы по созданию магнетронов миллиметрового диапазона длин волн как в России, так и за рубежом [1-14]. Проблемам катодной тематики приборов М-типа были посвящены работы Б.Ч. Дюбуа, В.Д. Котова, Н.П. Есаулова, В.П. Марина, И.П. Ли и др. [15-57]. Так как для нормальной работы магнетрона миллиметрового диапазона необходимо обеспечить плотность тока эмиссии с катода более 100 А/см , применяемые ранее горячие катоды приходилось выводить в режим перекала для получения необходимой плотности тока, что значительно снижало долговечность прибора. С середины 90-х годов прошлого столетия в магнетронах миллиметрового диапазона широкое применение нашел холодный вторично-эмиссионный катод из чистой платины. Такой катод способен обеспечить необходимую плотность тока эмиссии при достаточно низких температурах за счет высокого коэффициента вторичной электронной эмиссии (КВЭЭ), что позволяет значительно повысить долговечность прибора.

Необходимо отметить, что в настоящее время разработаны вторично-эмиссионные сплавы с более высоким значением КВЭЭ (чистая платина а=1,7; сплав палладий-барий (ПдБ 2) а=2,7; сплав платина-барий (ПлБ 2) а=3,0). Эти сплавы нашли широкое применение в приборах магнетронного типа сантиметрового диапазона, а также длинноволновой части миллиметрового диапазона длин волн.

Основной проблемой применения катодов на основе сплавов ПдБ 2 и ПлБ 2 (металлосплавные катоды) в магнетронах, работающих в короткой части миллиметрового диапазона, является отсутствие технологических процессов, позволяющих изготавливать металлосплавные катоды диаметром менее 3 мм.

Известные в настоящее время способы изготовления металлосплавных катодов основаны на получении неразъемного соединения эмиссионного материала с материалом керна в твердой фазе за счет максимального сближения соединяемых поверхностей. Наиболее широко применяемые для изготовления металлосплавных катодов технологические процессы сварки в твердом состоянии: диффузионная сварка, контактная шовная многорядная сварка, магнитно-импульсная сварка (разработке и исследованию данных технологических процессов изготовления металлосплавных катодов посвящены работы Есаулова Н.П., Конюшкова Г.В., Зоркина А.Я. и др. [5866]), обеспечивают сближение и соединение двух свариваемых поверхностей за счет приложения давления, достаточного для появления пластических деформаций в зоне соединения.

Увеличение рабочей частоты СВЧ прибора приводит к его миниатюризации, в том числе и катодного узла. При уменьшении диаметра рабочей поверхности катода магнетрона до 3 мм и менее существующие способы изготовления металлосплавных катодов не обеспечивают необходимых требований (высокая тепло- и электропроводность), предъявляемых к соединению эмиттер-керн. Низкое качество соединения эмиттера с керном, получаемое на малых диаметрах существующими способами, объясняется невозможностью приложить необходимое давление сварки для обеспечения формирования достаточного контакта двух соединяемых поверхностей.

Однако, несмотря на явные преимущества металлосплавных катодов, в части повышения долговечности магнетрона, вплоть до настоящего времени единственным в мире магнетроном 2-миллиметрового диапазона с иридий-лантановым горячим катодом промышленного образца со следующими параметрами: выходная импульсная мощность 4 кВт, время импульса 0,070,08 мкс, скважность 1200, является разработка ОАО «Плутон». Основным недостатком данного магнетрона является малая долговечность (500 часов).

Решением задачи повышения долговечности такого прибора до 1000 часов может стать применение металлосплавного катода на основе сплавов ПдБ 2 или ПлБ 2. Снижение усилия, прилагаемого для формирования контакта между свариваемыми поверхностями при изготовлении металлосплавного катода, может быть достигнуто за счет появления жидкой фазы в зоне соединения, что позволит обеспечить необходимый тепловой и электрический контакт эмиттера с керном катода.

Обеспечение надежного теплового и электрического контакта по всей поверхности соединения, препятствующего перегреву катода и его разрушению под воздействием средней мощности обратной электронной бомбардировки недостаточно для обеспечения повышенной долговечности катодного узла. При работе магнетрона в импульсном режиме катод подвергается также импульсным нагрузкам. В приборах сантиметрового диапазона задача повышения эрозионной стойкости катода к разрушающему воздействию мощной импульсной обратной бомбардировки решена путем введения в конструкцию катода, а именно вваренной в поверхность эмиттера, вольфрамовой спирали или сетки. Распространить такое решение на катод диаметром менее 3 мм невозможно, в связи с чем требуется разработка принципиально новой конструкции металлосплавного катодного узла с повышенной эрозионной стойкостью к мощной импульсной бомбардировке.

В силу явной недостаточности теоретических и экспериментальных исследований особенностей формирования сварного соединения эмиссионного материала с керном при малых габаритах катодного узла за счет появления жидкой фазы, а также физико-химических процессов, проходящих в эмиссионном сплаве при высоких температурах, была сформулирована цель данной работы.

Цель работы: разработка новых технологических принципов и процессов изготовления металлосплавных катодов повышенной эрозионной стойкости и формоустойчивости для магнетронов миллиметрового диапазона высокой мощности и исследование физических процессов при их изготовлении и эксплуатации.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

• разработать базовую конструкцию металлосплавного вторичноэмиссионного катода для магнетронов миллиметрового диапазона длин волн;

• разработать технологический процесс и оснастку для изготовления вторично-эмиссионного катода для магнетронов миллиметрового диапазона длин волн способом диффузионной сварки в зоне соединения;

• определить влияние режимов технологических процессов изготовления и конструкций металлосплавных вторично-эмиссионных катодов на их эмиссионные свойства, эрозионную стойкость и формоустойчивость;

• изготовить и испытать макетные образцы магнетронов с металлосплавными катодами;

• провести испытания опытного образца магнетрона 2 мм диапазона на долговечность.

Методы и средства исследований. При выполнении данной работы использованы научные основы эмиссионной и СВЧ электроники, основы теории соединения материалов в твердом состоянии. Использованы современные методы экспериментальных исследований и средства компьютерного моделирования.

Достоверность результатов, полученных при проведении теоретических и экспериментальных исследований, подтверждается результатами испытаний разработанных катодных узлов в макетных образцах магнетронов.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Разработанный технологический процесс соединения эмиссионных сплавов платина-барий и палладий-барий с молибденовым керном диаметром

1,5-2,5 мм за счет применения термических систем давления в вакууме 10' -10"3 Па обеспечивает тепловой и электрический контакт, позволяющий отвести удельную мощность обратной электронной бомбардировки катода до 100 Вт/см2.

2. Разработанная конструкция металлосплавного катода, получаемая путем одновременного соединения в термической системе давления пластин из сплава палладий-барий и МР-47 при температуре 1500 К обладает повышенной в 4-5 раз по сравнению с типовой конструкцией эрозионной стойкостью к электронной бомбардировке.

3. Соединение палладий-бариевой фольги с керном катода при температуре 1520±20 К осуществляется за счет появления жидкой фазы, обеспечивающей при затвердевании тепловой и электрический контакт эмиттера с керном с изменением структуры сплава палладий-барий, приводящим к появлению открытых «каналов» и улучшению доставки по ним на поверхность эмиттера в работающем приборе бария, что позволяет снизить рабочую температуру катода на 80-140 К без ухудшения его эмиссионных свойств.

4. Разработанные технологические принципы и технологические процессы, а также конструкция металлосплавного катода, опробованные на опытном образце магнетрона 2-миллиметрового диапазона, позволяют создавать приборы М-типа в коротковолновой части миллиметрового диапазона с долговечностью до 1000 часов и выходной импульсной мощностью до 5 кВт.

Научная новизна работы:

• Впервые предложен технологический принцип изготовления палладий-бариевых катодов диффузионной сваркой при температуре 15001540 К за счет появления жидкой фазы в зоне соединения эмиттера с керном.

• Экспериментально показано, что разработанный технологический процесс диффузионной сварки палладий-бариевых катодов с термическими системами давления через промежуточные прослои из сплава МР-47 при температуре 1500-1540 К обеспечивает необходимое качество соединения катодного узла (механическую прочность, формоустойчивость, теплопроводность, электропроводность, эмиссионные свойства, стойкость к электронной и ионной эрозии) при изготовлении катодов диаметром 1,5-2,5 мм.

• Разработаны технология и оснастка для изготовления металлосплавных катодов диаметром менее 3 мм, обеспечивающие отвод подводимой мощности к катоду до 100 Вт/см2.

• Разработана базовая конструкция металлосплавного катода, обладающая повышенной эрозионной стойкостью к мощной импульсной электронной бомбардировке.

Практическая значимость. На основании проведенных исследований разработаны конструкции и технологические процессы изготовления малогабаритных вторично-эмиссионных катодов. Предложены конструкции вторично-эмиссионных катодов, способные работать при уровне средней л мощности обратной электронной бомбардировки до 100 Вт/см . Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы в ОКР по разработке магнетрона 2-миллиметрового диапазона, а также могут быть использованы при разработке и изготовлении мощных магнетронов миллиметрового диапазона длин волн.

Материалы исследований внедрены в учебный процесс при подготовке бакалавров и магистров по направлению «Электроника и наноэлектроника».

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на: научно-практической конференции «Электроника и вакуумная техника: Приборы и устройства. Технология. Материалы» (Саратов, 2009), на Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Быстрозакаленные материалы и покрытия» (Москва, 2008, 2009, 2010), на VII Международной Российско-Казахстанско

Японской научной конференции «Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов» (Волгоград, 2009), на Всероссийской молодежной выставке-конкурсе прикладных исследований, изобретений и инноваций (Саратов, 2009), на научно-технических конференциях «Вакуумная наука и техника» (Москва, 2009, 2011).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований была решена актуальная научно-техническая задача современной СВЧ электроники по созданию базовой конструкции и технологии изготовления малогабаритных металлосплавных катодов для магнетронов, работающих в коротковолновой части миллиметрового диапазона.

Проведенные в диссертации исследования показали, что с точки зрения качества соединения наиболее перспективным для изготовления металлосплавных катодов является метод диффузионной сварки с термическими системами давления.

Результаты, полученные при проведении теоретических и экспериментальных исследований, позволили определить оптимальные режимы обработки металлосплавных катодов при откачке приборов.

Экспериментально доказано, что формирование неразъемного соединения между сплавами ПдБ 2 и МР-47 при температуре 1500 К происходит за счет появления жидкой фазы в зоне соединения.

В результате проведенных исследований физико-химических процессов формирований неразъемного соединения за счет появления жидкой фазы было обнаружено изменение структуры сплава палладий-барий.

Была исследована кинетика процесса изменения структуры сплава палладий-барий при диффузионной сварке с образованием жидкой фазы в зоне соединения.

Экспериментально было определено, что изменение структуры сплава при диффузионной сварке палладий-бариевого катода за счет появления жидкой фазы в эмиттере образуются каналы с повышенным содержанием активного вещества.

Теоретически было показано, что изменение структуры сплава палладий-барий с увеличением площади границ зерен позволяет снизить рабочую температуру катода и повысить стойкость катода к разрушающему воздействию импульсной электронной бомбардировке.

Экспериментально было доказано, что диффузионная сварка с термической системой давления палладий-бариевых катодов при температуре 1230°С за счет появления жидкой фазы в зоне соединения полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к способам изготовления металлосплавных катодов.

Разработанный процесс диффузионной сварки позволяет сократить общее время на сборку и сварку катода с 8 до 0,5 часа.

При проведении испытания на стойкость к циклическому нагреву было доказано, что разработанная конструкция малогабаритного металлосплавного катода и технология его изготовления обеспечивают достаточную стойкость к циклическому нагреву до рабочих температур.

При проведеннии динамических испытаний макетов магнетронов с катодами, сваренными шовной контактной многорядной сваркой было доказано, что предъявляемые требования по стойкости к термомеханическим воздействиям к катодам магнетронов миллиметрового диапазона намного выше, чем к катодам СВЧ приборов магнетронного типа сантиметрового диапазона.

Также при проведении динамических испытаний магнетронов было доказано, что разработанная конструкция малогабаритного металлосплавного катода, рабочая поверхность которого выполнена в виде набора чередующихся пластин вторичноэмиссионного сплава и тугоплавкого сплава, обладает повышенной стойкостью к разрушению под воздействием мощной импульсной электронной бомбардировки.

Проведенные испытания опытного образца магнетрона на долговечность доказали, что разработанная конструкция и технологические принципы изготовления малогабаритных металлосплавных катодов

96 диффузионной сваркой с термическими системами давления позволяют создавать приборы М-типа в коротковолновой части миллиметрового диапазона с долговечностью до 1000 часов и выходной импульсной мощностью до 5 кВт.

1. Гурьев И.К. К вопросу о повышении КПД магнетронов поверхностной волны / А.А.Терентьев, И.К.Гурьев, А.В.Ляшенко, Д.А.Атясов, В.П.Еремин // Прикладные исследования физических явлений и процессов: сб. науч. ст. Саратов: Научная книга, 2006. - С. 3-9.

2. Науменко В.Д. Исследование запуска магнетрона с холодным вторично-эмиссионным катодом на спаде импульса напряжения./В.Д. Науменко, С.А. Черенщиков // Известия высших учебных заведений. Радиофизика. 1984. - Том XXVII. № 2. - Стр. 250-256.

3. Шейн А.Г. Тенденции теоретических исследований электронных приборов со скрещенными полями./ А.Г. Шейн // Радиотехника. 2003. №2.-С. 42-50.

4. Гурко A.A. Состояние и перспективы развития магнетронов миллиметрового диапазона волн / A.A. Гурко, В.Д. Ерёмка // СВЧ и телекоммуникационные технологии: Труды 10-й международной крымской конференции Севастополь: Вебер, 2000. С. 23-26.

5. Ваврив Д. М. Нестационарная теория магнетронов на пространственной гармонике с холодным катодом / Д.М. Ваврив, C.B. Сосницкий // Радиофизика и радиоастрономия. 2000.- Т. 6. №1.- С. 131141.

6. Науменко В.Д. Исследование температурного режима стартового катода в магнетроне миллиметрового диапазона / В.Д. Науменко, А.Н. Суворов, А.Р. Сыров // Радиофизика и электроника. 2003. Вып. 8. №1. С. 99-101.

7. Ерёмка В. Д. Разработка и исследование магнетронов в

8. Институте радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова и

9. Радиоастрономическом институте HAH Украины / В.Д. Ерёмка, О.П.

10. Кулагин, В.Д. Науменко // Радиофизика и электроника. Харьков: Ин-традиофизики и электрон. HAH Украины. 2004. - №9. Спец. вып. - С. 42-67.99

11. Исследование электродинамических характеристик миллиметрового магнетрона КВЧ диапазона / Е.И. Булдаков, П.В. Ерошенко,

12. B.П. Еремин // Электроника и вакуумная техника: Приборы и устройства. Технология. Материалы: материалы научно-технической конференции. -Саратов, 2009. С.33-37.

13. Есаулов Н.П. Разработка сандвич-структур для катодов мощных ЭВП СВЧ / Н.П. Есаулов, В.П. Марин // Наукоемкие технологии, 2001. Т.2. №4. С.20.

14. Дюбуа Б.Ч., Современные эффективные катоды/ Б.Ч. Дюбуа // Радиотехника. 1999. №4. С.55.

15. Дюбуа, Б. Ч. Металлосплавной "холодный" вторично-эмиссионный катод / Б. Ч. Дюбуа // Радиотехника. 2005. - № 4. - С. 31-34.

16. Эмиссионные свойства и долговечность металлопористых катодов / Б.Ч. Дюбуа, Е.М. Земчихпн, А.П.Макаров, O.K. Култашев, Е.Д. Куранова, О.В. Поливникова // Радиотехника и электроника. -1991.- Вып.5,1. C.985.

17. Марин В.П. Технология горячего и холодного плакирования в приборостроении / В.П. Марин, А.П. Коржавый, Н.В. Яранцев // Наукоемкие технологии.2003. Т.4 №2. С.26.

18. Новая технология изготовления импрегнированных катодов / А. А. Лучин, A.A. Корнюхин, А.Л.Шапиро // Наукоемкие технологии. 2003. Т.4. №2. С.20.

19. Тонкопленочные технологии как средства повышения и стабилизации эмиссионных свойств катодных материалов для мощных ЭВП СВЧ / В.П. Марин, Н.П. Есаулов, Ю.В. Меныненин, А.П. Реутов // Наукоемкие технологии. 2003. Т.4. №2. С.117.

20. Исследование металлопористых катодов с высокими токоотборами в дуговом разряде / В.П.Марин, Ю.В. Меньшёнин // Наукоемкие технологии. 2001. Т.2. №4. С.ЗЗ.

21. Влияние электронной бомбардировки на состав поверхности низкотемпературных катодных материалов / В.П. Марин, Н.П. Есаулов, М.Н. Есаулов, А.П. Коржавый // Наукоемкие технологии. 2004 - №1. - С 35-43.

22. Горшков О. А. Экспериментальные исследования катодов для холловских и ионных плазменных двигателей с вольфрам-бариевым и иридий-лантановым эмиттерами / О. А. Горшков, И. П. Ли, В. Н. Шутов // Наукоемкие технологии. 2010. - Т. 11. № 6. - С. 33-41.

23. Смирнов В.А. Исследование испарения компонентов оксидного катода во время его длительной работы / В.А. Смирнов // Электронная техника. Сер. I. Электроника СВЧ. 1987. - Вып. 1(395). - С. 36-40.

24. Влияние режима термовакуумной обработки оксидных катодов на их состав и эмиссионные свойства / В.Ф. Шнюков, Б.И. Михайловский, O.A. Минтусова и др. // Электронная техника. 1989. Сер. 4, Электровакуумные и газоразрядные приборы. № 4. - С. 50-54.

25. Тумарева Т.А. Распределение по размерам частиц в островковых пленках окиси бария / Т.А. Тумарева, Т.С. Кирсанова // ФТТ. 1989. - Т. 31, №3. - С. 8-13.

26. Формирование, рост и электронные спектры микрокристаллов окиси бария / Н.В. Васильева, В.А. Иванов и др.// ФТТ. 1990. - Т. 32. №2. -С. 368-372.

27. Култашев O.K. Механизм старения металлосплавных катодов / O.K. Култашев, Е.Д. Куранова, А.П. Макаров // Изв. АН СССР. Сер. физическая. 1988 . - Т. 52, №8. - С. 1619-1622.

28. Вареха Л.М. Термодинамический подход к оценке долговечности металлосплавных катодов / Л.М. Вареха, В.Н. Дмитриева, Т.К. Резухина //

29. Электронная техника. 1989.Сер. I. Электроника СВЧ. Вып. 8(422). - С. 3943.

30. Влияние имплантации ионов бария и кислорода на эмиссионные свойства поликристаллов Pt, Mo и сплавов Pd-Ba, Pt-Ba / М.Т. Нормурадов, Г.И. Сергеев, Э.Унаров и др.//Электронная техника. Сер. I, Электроника СВЧ. 1988. -Вып. 2(406). - С. 43-47.

31. Лещинский И.Ш. Послеразрядная и вторичная электронная эмиссия из холодного платинового эмиттерам / И.Ш. Лещинский, A.A. Лукашев, П.Н. Чистяков // Электронная техника. 1986. Сер. I. Электроника СВЧ.-Вып. 6(390).-С. 3-5.

32. Ташатов А.К. Количественное изменение элементного состава поверхности сплава Pd-Ba при нагреве в сверхвысоком вакууме / А.К. Ташатов, Б.Е. Умирзаков, М.Т. Нормурадов // Радиотехника и электроника. -1989. Т. 34. № 4. - С. 885-887.

33. Некоторые вопросы теории и разработки вторично -эмиссионных материалов: Обзоры по электронной технике. Сер. 6. Материалы / А.П. Коржавый, A.M. Рожков, А.Н. Прозоров и др. М.: ЦНИИ «Электроника». 1985.- № 5.

34. Зоркин А .Я. Влияние состава на эмиссионные свойства сложных оксидов / А.Я. Зоркин, O.A. Зоркина, A.A. Дворников // Вакуумная наука и техника: матер. Междунар. науч.-техн. конф. М.: МИЭМ, 2006.- С. 48-52.

35. Зоркин А.Я. Испарение сложных оксидов в вакууме и долговечность катодов / А.Я. Зоркин, О.Ю. Жевалев, Г.В. Конюшков // Актуальные проблемы электронного приборостроения: труды Междунар. науч.-техн. конф. / СГТУ.- Саратов, 2006.- С. 389-394.

36. Зоркин А .Я. Условия активирования вторично-эмиссионных палладий-бариевых катодов / А .Я. Зоркин, C.B. Семенов // Вакуумная наука и техника: Материалы 4-й Международной науч.-техн. конф. М.: МГИЭМ, 2000. С. 40-45.

37. Кинетика активировки сплавных вторично-эмиссионных катодов мощных амплитронов / А.Я. Зоркин, Г.В. Конюшков, A.B. Гаранин, В.В. Елисеев // Вакуумная наука и техника: Материалы 8-й Международной науч.-технич. конф. М.: МГИЭМ, 2001. С. 195 200.

38. Зоркин А.Я. Формирование структуры, эмиссионных свойств сплавных катодов и параметров мощных амплитронов при динамических испытаниях / А.Я. Зоркин // Вакуумная наука и техника: материалы 10-й Междунар. науч.-технич. конф. М.: МИЭМ, 2003. С. 452 457.

39. Магнетрон с безнакальным катодом / И.П. Ли, Б.Ч. Дюбуа, Н.В. Каширина, C.B. Комиссарчик, Н.Д. Лифанов, М.Н. Зыдин. Патент РФ № 2380784, приоритет от 24.10.2008 г.

40. Семенов C.B. Исследования металлосплавных палладий-бариевых катодов мощных электровакуумных приборов / C.B. Семенов // Вакуумная наука и техника: материалы XVIII научно-технической конференции, под. ред. Д.В. Быкова. -М.: МИЭМ, 2011. С. 291-293.

41. Коржавый А.П. Особенности формирования эмиссионной поверхности холодного катода для обеспечения его долговременной работы в квантовом приборе / А.П. Коржавый, В.И. Кристя. // Электронная техника. 1991. Сер. 6. Материалы. № 6. - С. 48-49.

42. Зоркин А.Я. Термодинамические и кинетические моделидиффузионной сварки сплавных катодов / А.Я. Зоркин, Г.В. Конюшков, JI.E.105

43. Куц // Известия Тульского государственного университета. 2005. Сер. Компьютерные технологии в соединении материалов.- Вып. 3. С. 232 - 238.

44. А. с. 919835 СССР. МКИ В 23К 20/26. Устройство для диффузионной сварки / Г.В. Конюшков, А.Я. Зоркин, О.Ю. Жевалёв, В.В. Маркелов.- 4 с.

45. А. с. 975289 СССР. МКИ В 23К 20/26. Устройство для диффузионной сварки / А.И. Коблов, Г.В. Конюшков, А.Я. Зоркин, О.Ю. Жевалёв.

46. А. с. 1508465 СССР. МКИ В 23К 20/26. Устройство для сдавливания деталей при диффузионной сварке / А.И. Коблов, Г.В. Конюшков, А.Я. Зоркин, Ю.В. Мазанов, Ю.А. Люкшин.- 4 с.

47. А. с. 1508462 СССР. МКИ В 23К 19/00. Способ диффузионной сварки / А.И. Коблов, Г.В. Конюшков, А.Я. Зоркин, С.П. Кочармин.- 4 с.

48. А. с. 1683251 СССР. МКИ В 23К 19/00. Устройство для диффузионной сварки / А.И. Коблов, Г.В Конюшков, А.Я. Зоркин, О.Ю. Жевалев.- 3 с.

49. Особенности диффузионной сварки палладий-бариевогодвухфазного сплава для катодов мощных электровакуумных приборов / C.B.

50. Семенов, О.Ю. Жевалев, А.Я. Зоркин, В.Б. Елисеев // Труды 8-й

51. Всероссийской научно-технической конференции с международным106участием . «МАТИ» РГТУ им. К.Э. Циолковского. М.: МАТИ, 2009. - С. 336-341.

52. Свойства и применение металлов и сплавов для электровакуумных приборов / под ред. P.A. Нилендера. М.: Энергия, 1973.336 с.

53. Киселев А.Б. Металлооксидные катоды электронных приборов / А.Б. Киселёв. М.: МФТИ, 2002,- 240 с.

54. Электрические и эмиссионные свойства сплавов / под ред. Е.М. Савицкого. М., Наука, 1978. 269 с.

55. Антонов В.А. Технология электронных приборов / В.А. Антонов. М.: Высшая школа, 1981.-357 с.

56. Конюшков Г.В. Диффузионная сварка в электронике / Г.Н. Конюшков, Ю.Н. Копылов. М.: Энергия, 1974. -168 с.

57. Сушков А.Д. Вакуумная электроника: физико-технические основы / А.Д. Сушков. С-Пб, Лань, 2004. 464 с.

58. Черепнин Н.В. Основы очистки, обезгаживания и откачки в вакуумной технике / Н.В. Черепнин. М.: Советское радио, 1967.-350 с.

59. Черепнин Н.В. Сорбционные явления в вакуумной технике / Н.В. Черепнин. М.: Советское радио, 1973.-384 с.

60. Теория хемосорбции / под ред. A.M. Бродского.-М.: Мир, 1983,336 с.

61. Сагсаганский Г.Л. Молекулярные потоки в сложных вакуумных структурах / Г.Л. Сагсаганский. М.: Атомиздат, 1980.-216 с.

62. Розанов Л.Н. Вакуумная техника / Л.Н. Розанов. М.: Высшая школа, 1982.-207 с.

63. Вакуумная техника. Справочник / Е.С. Фролов, В.Е. Минайчев, А.Т. Александрова и др. М.: Машиностроение, 1985.-360 с.

64. Румер Ю.Б. Термодинамика, статистическая физика и кинетика / Ю.Б. Румер. М.: Наука, 1977. 452 с.

65. Физическая химия / Годнев И.Н. и др. М.: Высшая школа , 1982.-687 с.

66. Свойства неорганических соединений: справочник/ Ефимов А.И. и др. JL: Химия, 1983.-393 с.

67. Фромм Е. Газы и углерод в металлах / Е. Фромм, Е. Гебхард. М.: Металлургия, 1980. -712 с.

68. Неформальные математические модели в химической термодинамике. Новосибирск: Наука, 1991.-176 с.

69. Крегер Ф. Химия несовершенных кристаллов / Ф. Крегер. -М.: Мир, 1969.-655 с.

70. Кирсанова Т.С. Влияние толщины пленки окиси бария на кинетику десорбции / Т.С. Кирсанова, Т.А. Тумарева // Поверхность. Физика, химия, механика. 1986. - № 5. - С. 39-46.

71. Исследование режимов обезгаживания ЭОС и активирование катодов в процессе вакуумной обработки / Т.П. Дементиевская, Ю.В. Мохов и др.//Электронная техника. 1988. Сер. 4. Электровакуумные и газоразрядные приборы. №1. - С. 69-71.

72. Зоркин А.Я. Контроль процессов откачки электровакуумных приборов по составу газовой фазы / А.Я. Зоркин, Г.В. Конюшков, C.B. Семенов // Вакуумная наука и техника: матер. Междунар. науч.-техн. конф. М.: МИЭМ, 2003.- С. 205-209.

73. Зоркин А.Я. Активность бария и эмиссионные свойства сложных оксидов / А.Я. Зоркин, O.A. Зоркина, A.A. Лемякин // Актуальные проблемы электронного приборостроения: труды Междунар. науч.-техн. конф. / СГТУ.-Саратов, 2006.- С. 394-400.

74. Зоркин А.Я. Кинетика испарения сложных оксидов в вакууме /А.Я. Зоркин, O.A. Зоркина, A.A. Дворников // Вакуумная наука и техника: матер. Межд. науч.-техн. конф. М.: МИЭМ, 2006.- С. 52-56.

75. Зоркин А.Я. Равновесие оксид газ, состояние поверхности и работа выхода оксидного катода / А.Я. Зоркин // Вакуумная наука и техника: Материалы 10-й Международной научно-технической конференции. М.: МИЭМ, 2003. С. 69-74.

76. Zorkin A.Ya. Phase equilibrium in emitter structures of Pd-Ba-O-C system / A.Ya.Zorkin, G.V.Konushkov, S.V.Semenov // Proceeding of the Fourth International Vacuum Electron Sources Conference.- Saratov, Russia, 2002.-P. 356-357.

77. Зоркин А.Я Фазовые превращения при формировании эмиттерной структуры в системе Pd-Ba-0-С в процессе откачки и тренировки ЭВП. / А.Я. Зоркин // Электронные приборы и устройства нового поколения. Саратов: Сарат. гос. ун.-т, 2002. С. 63 69.

78. Зоркин А. Я. Условия активирования вторично-эмиссионных палладий-бариевых катодов. / А.Я. Зоркин, C.B. Семенов. // Вакуумная наука и техника. М.: МГИЭМ. 2000.- С. 40 45.

79. Зоркин А.Я. Равновесная модель откачки и тренировки электровакуумных приборов / А.Я. Зоркин, Г.В. Конюшков, A.C. Семенов // Электронные приборы и устройства нового поколения: матер, науч.-техн. конф. / СГУ.- Саратов, 2002.- С. 69-75.

80. Особенности взаимодействия фазовых превращений и эмиссии алюминатных катодов электровакуумных приборов / А.Я. Зоркин, C.B. Семенов, Г.В. Сахаджи, A.C. Мясников // Вестник СГТУ. 2010. №4 (49).-С.165-170.

81. Марин В.П. Совершенствование техники получения низкотемпературных катодов для СВЧ ЭВП / В.П. Марин, П.А. Мирошников,

82. Н.В. Ярцев // Электроника и вакуумная техника: Приборы и устройства.110

83. Технология. Материалы: материалы науч.-технич. конф. Саратов, 2009. С.65-68.

84. Парциальное газовыделение при откачке ЭВП / Зоркин А.Я., Сахажды Г.В., Мясников A.C., Семенов C.B. // Вакуумная техника и технология. 2010. том 20. № 2. С.111-114.

85. Казенас Е.К. Термодинамика Испарения оксидов / Е.К. Казенас, Ю. В. Цветков.-М.: Изд.: ЖИ, 2008. 480 с.

86. Zorkin A.Ya. Phase equilibrium in emitter structures of Pd-Ba-O-C system / A.Ya.Zorkin, G.V.Konushkov, S.V.Semenov // Proceeding of the Fourth International Vacuum Electron Sources Conference.- Saratov, Russia, 2002.-P. 356-357.

87. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: справ, изд.: В 4 т. / Гурвич JI.B. и др. М.: Наука, 1978-1982.

88. Кристиан Дж. Теория превращений в металлах и сплавах. Ч. 1. Термодинамика и общая кинетическая теория / Дж. Кристиан. М.: Мир, 1978.- 807 с.

89. Зоркин А.Я. Диффузионная кинетическая модель сплавных катодов и их долговечность / А.Я. Зоркин, А.С Семенов, Г.В. Конюшков // Электронные приборы и устройства нового поколения. Саратов: Сарат. гос. ун.-т, 2002. С. 58-63.

90. Любов Б.Я. Диффузионные процессы в неоднородных твердых средах / Б.Я. Любов. М.: Наука, 1981.-295 с.

91. Каур И. Диффузия по границам зерен и фаз / И. Каур, В. Густ. М.: Машиностроение, 1991.-448 с.

92. А. с. 975289 СССР. МКИ В 23К 20/26. Устройство для диффузионной сварки / А.И. Коблов, Г.В. Конюшков, А.Я. Зоркин, О.Ю. Жевалёв.

93. Спиридонов О.П. Фундаментальные физические постоянные: учеб. пособие для вузов / О.П. Спиридонов. М.: Высш. шк., 1991 - 238 с.

94. Колобов Ю.Р. Зернограничная диффузия и свойства наноструктурных материалов / Ю.Р. Колобов, Р.З. Валиев. Новосибирск: Наука, 2001.232 с.

95. Перевезенцев В. Н. О механизмах самодиффузии в границах зерен с неупорядоченной атомной структурой / В.Н. Перевезенцев // ЖТФ.2001. Т. 71. Вып. 11. С. 136-138.

96. Перевезенцев В.Н. Единый подход к описанию диффузии в равновесных и неравновесных границах зерен / В.Н. Перевезенцев // ФММ.2002. Т. 93, №3. С. 15-19.

97. Борисов В.Т. О связи коэффициентов диффузии с энергией границ зерен / В.Т. Борисов, В.М. Голиков, Г.В. Щербединский // ФММ. 1964. Т. 17, №6. С. 881.

98. Перевезенцев В.Н., Пупынин A.C., Свирина Ю.В. Анализ влияния пластической деформации на диффузионные свойства границ зерен // ФММ. 2005. Т. 100, № 1. С. 17-23.

99. Хмара В.А. К вопросу о долговечности материалов анодов мощных импульсных электронных приборов / В.А. Хмара // Электронная техника. Сер. 1, Электроника СВЧ, 1971.-Вып. 1.-С. 77-82.

100. Коваленко В.Ф. Теплофизические процессы и электровакуумные приборы / В.Ф. Коваленко М.: Сов. радио, 1975. 216 с.

101. Сливков И.Н. Процессы при высоких напряжениях в вакууме / И.Н. Сливков. М.: Энергия, 1986.-326 с.

102. Редега К.П. Изменение структуры поверхности катодов в процессе длительной эксплуатации / К.П. Редега, Д.И. Ширяева, Г.Ф. Лоренц // Электронная техника. 1988. Сер. 6. Материалы. -№2. С. 19-22

103. Гнучев Н.М. Контроль состояния и структуры поверхностей катодов ЭВП / Н.М. Гнучев // Обзоры по электронной технике. 1983. Сер. I. Электроника СВЧ.-1983.-Вып. 6.-60 с.

104. Бронштейн И.М. Вторично электронная эмиссия / И.М. Бронштейн, Б.С. Фрайман. М.: Наука, 1969. - 408 с.

105. Вудраф Д. Современные методы исследования поверхностей / Д. Вудраф, Т. Делчар. М.: Мир, 1989.-564 с.

106. Левинский Ю.В. Диаграммы состояния двойных металлических систем/Ю.В. Левинский. М.: Металлургия, 1990. -400 с.

107. Эспе В. Технология электровакуумных материалов./ В. Эспе. Под ред. P.A. Нилендера и A.A. Кютмера, Т. 1. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962.-632 с.

108. А. с. 1100065 СССР. МКИ В 23К 20/16. Способ диффузионной сварки разнородных материалов через промежуточную пористую прокладку / А.И. Коблов, Г.В. Конюшков, А.Я. Зоркин.- 4 с.

109. Технология изготовления металлосплавных катодов для магнетронов миллиметрового диапазона/ А.Я. Зоркин, A.C. Мясников // Вакуумная наука и техника: Материалы XVI научно-технической конференции: под. ред. Д.В. Быкова. -М.: МИЭМ, 2009. С. 210-212.

110. Теория, технология и оборудование диффузионной сварки /В.А. Бачин, В.Ф. Кванский, Д.И. Котельников и др. М.: Машиностроение, 1991. -352 с.

111. Мясников A.C. Получение биметаллических пластиндиффузионной сваркой с термическими системами давления / A.C. Мясников

112. Быстрозакаленные материалы и покрытия: материалы Всероссийской1. ИЗнаучно-технической конференции с международным участием. М., 2008. С.247-251.

113. Мясников A.C. Малогабаритные металлосплавные катоды / A.C. Мясников // Быстрозакаленные материалы и покрытия: материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. М., 2008. С.242-246.