ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МЕТАЛЛОПОРИСТОГО КАТОДА, МОДИФИЦИРОВАННОГО НАНОУГЛЕРОДОМ

Представлены характеристики металлопористых катодов (МПК) с добавкой наноуглеродных частиц – сульфоаддукта нанокластеров  углерода (Углерон®)  в  состав активного вещества и полиэдральных многослойных углеродных наноструктур фуллероидного типа тороидальной формы (Астралены®) в состав вольфрамовой матрицы. Катоды  рассматриваются в качестве источников электронов для  современных  СВЧ-приборов, в частности ламп  бегущей волны. Описаны результаты их ускоренных испытаний на долговечность. Приведены результаты замеров на эмиссионную способность. Приведен сравнительный рентгеноструктурный анализ эмитирующих поверхностей модифицированного и типового катодов и соответствующих им  анодов. Отмечены особенности морфологии металлической матрицы МПК с добавкой углеродных наночастиц. Кроме  того, исследована устойчивость модифицированных наноуглеродом катодов к работе в условиях недостаточного вакуума. Сделаны выводы о целесообразности дальнейшего изучения параметров модифицированных наноуглеродом термокатодов, таких как работа выхода электронов и скорость испарения активного вещества с Углероном®. Даны рекомендации по дальнейшему совершенствованию технологии изготовления МПК с добавкой наноуглеродных частиц.

1. Елецкий А. В. Холодные полевые эмиттеры на основе углеродных нанотрубок // Успехи физических наук. 2010. Т. 180, № 9. С. 897–930. doi: 10.3367/UFNr.0180.201009a.0897

2. Field-induced electron emission from nanoporous carbon of various types / A. V. Arkhipov, P. G. Gabdullin, N. M. Gnuchev, S. N. Davydov, S. I. Krel, B. A. Loginov // Saint Peterburg Polytechnic University J. Physics and Mathematics. 2015. № 1. P. 47–55. doi: 10.1016/j.spjpm. 2015.03.011

3. Фурсей Г. Н., Петрик В. И., Новиков Д. В. Низкопороговая автоэлектронная эмиссия из углеродных нанокластеров, полученных методом холодной деструкции графита // ЖТФ. 2009. Т. 79, № 7. С. 122–126.

4. Автоэлектронная и взрывная эмиссия из графеноподобных структур / Г. Н. Фурсей, М. А. Поляков, А. А. Кантонистов, А. М. Яфясов, Б. С. Павлов, В. Б. Божевольнов// ЖТФ. 2013. Т. 83, № 6. С. 71–77.

5. Бернацкий Д. П., Павлов В. Г. Полевая электронная эмиссия с иридиевого острия, покрытого углеродом// ЖТФ. 2017. Т. 87, № 11. С.1729–1733. doi: 10.21883/JTF.2017.11.45138.2260

6. Krachkovskaya T. M., Sahadji G. V., Zhuravlev S. D. Modern electron sources for TWTs in millimeter and submillimeter ranges // Journal of Radio Electronics (Zhurnal Radioelektroniki) 2017. № 12. URL: http://jre.cplire.ru/jre/dec17/5/text.pdf (дата обращения 20.08.2018).

7. Елецкий А. В. Механические свойства углеродных наноструктур и материалов на их основе // Успехи физических наук. 2007. Т. 177, № 3. С.233–274. doi: 10.3367/UFNr.0177.200703a.0233

8. The electronic properties of graphene / A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, A. K. Geim// Review of Modern Physics. 2007. Oct. P. 1–55. doi:10.1103/RevModPhys.81.109

9. Харламова М. В. Электронные свойства одностенных углеродных нанотрубок и их производных // Успехи физических наук. 2013. Т. 183, № 11. С. 1145–1174. doi: 10.3367/UFNr.0183.201311a.1145

10. Magnetic Properties of Multiwall Carbon Nanotubes and Astralenes in Strong Electric Fields / A. N. Brozdnichenko, A. N. Ponomarev, V. P. Pronin, V. V. Rybalko // J. of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2007. Vol. 1, № 1. P. 110–112. doi: 10.1134/S1027451007010223

11. Structural and magnetic resonance study of astralen nanoparticles / A. I. Shames, E. A. Katz, A. M. Panich, D. Mogilyansky, E. Mogilko, J. Grinblat, V. P. Belousov, I. M. Belousova, A. N. Ponomarev // Diamond & Related Materials. 2009. Vol. 18. № 2–3. P. 505–510. doi.org/10.1016/j.diamond.2008.10.056

12. Closed π-Electron Network in Large Polyhedral Multi-Shell Carbon Nanoparticles / A. I. Shames , I. Felner, V. Yu. Osipov, E. A. Katz, E. Mogilko, J. Grinblat, A. M. Panich, V. P. Belousov, I. M. Belousova, A. N. Ponomarev // Nanoscience and Nanotechnology Lett. 2011. Vol. 3. P. 41–48. doi:10.1166/nnl.2011.1117

13. Активированные потоком ионов калия полевые эмиттеры с фуллереновыми покрытиями в сильных электрических полях / Т. А. Тумарева, Г. Г. Соминский, И. А. Светлов, А. Н. Морозов // ЖТФ. 2008. Т. 78, № 11. С. 119–122.

14. Тумарева Т. А., Соминский Г. Г. Работа полевых эмиттеров с активированными фуллереновыми покрытиями в техническом вакууме // ЖТФ. 2013. Т. 83, № 7. С. 121–124.

15. Полевая эмиссия многоострийных кремниевых структур с защитными покрытиями / Г. Г. Соминский, Е. П. Тарадаев, Т. А. Тумарева, М. Е. Гиваргизов, А. Н. Степанова // ЖТФ. 2016. Т. 86, № 11. С. 108–111. doi: 10.21883/jtf.2016.11.43823.1781

16. Металлопористый катод, модифицированный наноуглеродом / Т. М. Крачковская, Л. А. Мельников, Г. В. Сахаджи, А. Н. Пономарев, А. С. Емельянов// Журн. радиоэлектроники. 2017. № 11. С. 1–11. URL: http://jre.cplire.ru/jre/nov17/16/text.pdf (дата обращения 20.08.2018).

17. Пат. RU 2 478 117 C2 МПК C10C 3/04, C04B 24/16, C04B 24/36, A61K 31/095, A61P 31/12 (2006.01), B82Y 5/00, B82Y 30/00, B82Y 40/00 (2011.01). Сульфоаддукт нанокластеров углерода и способ его получения / А. Н. Пономарев, М. Е. Юдович, А. А. Козеев; опубл. 27.03.2013. Бюл. № 23.

18. Пат. RU 2 196 731 C2 МПК C01B 31/02 (2000.01). Полиэдральные многослойные углеродные наноструктуры фуллероидного типа / А. Н. Пономарев, В. А. Никитин; опубл. 20.01.2003. Бюл. № 2.

19. Пат. RU 1 447 192 C. МПК H01J 9/42 (2000.01). Способ оценки долговечности термокатода/ В. Г. Ворожейкин, В. Н. Дудкин, Ю. И. Набоков, В. В. Свинцов; опубл. 10.06.2000. Бюл. № 16.