Введение
1 Аналитический обзор современного состояния исследований по созданию автоэлектронных эмиттеров и СВЧ приборов на их основе 38
1.1 Краткая историческая справка по использованию автоэмиссионных катодов в вакуумных электронных устройствах 38
1.2 Причины, сдерживающие промышленное применение автоэмиссионных катодов в электровакуумных приборах 41
1.3 Матричные автоэмиссионные катоды Спиндта .42
1.4 Автоэмиссионные катоды из углеродных материалов .48
1.5 Достоинства и недостатки углеродных нанотрубок 50
1.6 Уменьшение работы выхода автоэмиттеров .55
1.7 Автоэмиссионные катоды на основе УНТ .56
1.8 Электронные пушки и электронные приборы на матрицах Спиндта и углеродных нанотрубках .58
1.9 Радиотехнические ограничения на использование автоэмиссионных катодов с интегрированной сеткой в мощных электровакуумных приборах 71
Выводы по главе 1: .77
2. Формирование матриц вертикально ориентированных острийных автоэмиттеров из стеклоуглерода СУ-2000 80
2.1 Физико-химические свойства и структура стеклоуглерода .81
2.2 Исследование структуры стеклоуглерода СУ-2000 на „срезах”, выполненных термохимическим травлением 85
2.3 Термохимическое травление - как способ формирования матриц вертикально ориентированных острийных автоэмиттеров 88
2.4 Формирование матриц вертикально ориентированных острийных автоэмиттеров методом плазмохимического травления 98
2.5. Формирование катодов с матрицей вертикально ориентированных острийных автоэмиттеров „на пьедестале” 102
2.6. Формирование матриц острийных автоэмиттеров методом лазерного фрезеровании на подложках с криволинейной поверхностью 104
2.7. Формирование матриц острийных автоэмиттеров с большим аспектным отношением размеров методом лазерного фрезерования .110
2.8. Устойчивость вертикально ориентированных острийных автоэмиттеров с большим аспектным отношением из стеклоуглерода СУ 2000 к вибрационным и ударным нагрузкам 117
Выводы по главе 2: 121
3. Экспериментальное исследование эмиссионных характеристик матричных автоэмиссионных катодов из стеклоуглерода СУ-2000 в планарных диодах 124
3.1 Конструкции макетов диодов и схемы измерений .127
3.2 Вольтамперные характеристики диодов 129
3.3 Коэффициент усиления и параметр преобразования электрического поля 134
3.4 Эффективная площадь эмиссии и эффективная плотность тока.140
3.5 Термический нагрев острийных автоэмиттеров из стеклоуглерода СУ-2000 151
3.6 Спектр полных энергий автоэлектронов для катодов из стеклоуглерода СУ-2000 158
3.7 Пробойные явления в диодах с автоэмиттерами из стеклоуглерода СУ-2000 161
3.8 Стабильность эмиссии и флуктуации автоэмиссионного тока 170
3.9 Формовка автоэмиссионных катодов из стеклоуглерода - как способ снижения флуктуаций и повышения стабильности эмиссионных характеристик 172
3.9.1 Объекты экспериментальных исследований 174
3.9.2 Исследование процессов формовки автоэмиссионных катодов в сильных электрических полях планарных диодов 175
3.9.3 Исследование процессов формовки в электронных пушках 178
Выводы по главе 3 181
4. Автоэмиссионные ячейки с групповым и одиночным размещением острийных автоэмиттеров 183
4.1 Ячейки с групповым размещением вертикально ориентированых острийных автоэмиттеров и вакуумным зазором катод - сетка 185
4.2 Ячейки с групповым размещением вертикально ориентированых острийных автоэмиттеров „на пьедестале” .191
4.3. Защита автоэмиттеров от ионной бомбардировки 201
4.4 Ячейки с „сэндвич – сеткой на поверхности матричного автоэмиссионного катода 205
4.5 Автоэмиссионные ячейки с одиночным острием из стеклоуглерода и интегрированной с катодом сеткой 211
4.6 Эффективность автоэмиттеров по Такао Утсуми 215
4.7 Требования к автоэмиттерам и автоэмиссионным ячейкам для мощных электровакуумных приборов 217
4.8 Триодные автоэмиссионные ячейки с одиночным острийным автоэмиттером и вакуумным зазором катод-сетка. 221
4.8.1 Коэффициент усиления и параметр преобразования поля в триодных автоэмиссионных ячейках с острийными автоэмиттерами .221
4.8.2 Компьютерное моделирование электростатических полей и электронных траекторий в триодных ячейках с большим аспектным отношением острийных автоэмиттеров 228
4.9 Формирование электронного потока в ячейке с острийным автоэмиттером электростатическими полями 235
Выводы по главе 4: 246
5. Теоретические и экспериментальные исследования триодных электронных пушек и электронно – оптических систем с различными конструкциями автоэмиссионных ячеек .249
5.1 Экспериментальная установка для измерения характеристик электронных пушек и электронно – оптических систем 251
5.2 Электронные пушки с вакуумным зазором катод – сетка и токоперехватывающей сеткой 256
5.3 Электронные пушки с „сэндвич - сеткой” 263
5.4 Электронные пушки с ячейками „острия на пьедестале” для многолучевых вакуумных СВЧ приборов .274
5.5 Электронные пушки с одиночным острием и большим аспектным отношением 286
5.6 Электронно – оптическая система с вертикально ориентироваными автоэмиттерами из стеклоуглерода СУ-2000 для ЛБВО Х - диапазона .301
5.7 Фазовый объем электронного потока, сформированного электронной пушкой с острийным автоэмиссионным катодом .305
5.8 Расчет электронно – оптических систем с автоэмиссионными игольчатыми катодными матрицами с учетом фазового объема электронного пуча для ЛБВО миллиметрового диапазона 311
5.9 ЛБВ дециметрового диапазона с матричным автоэмиссионным катодом из стеклоуглерода СУ-2000 .315
Выводы по главе 5: 317
Заключение 319
Благодарности 326
Список цитированной литературы 327
Материалы практической реализации 366
Приложение. АКТЫ внедрения результатов диссертации 367
