Роль физико-химических свойств материала и конфигурации поверхности холодного катода в обеспечении его работоспособности в тлеющем разряде тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Дерюгина Елена Олеговна

РОЛЬ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА И КОНФИГУРАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ХОЛОДНОГО КАТОДА В ОБЕСПЕЧЕНИИ ЕГО РАБОТОСПОСОБНОСТИ В ТЛЕЮЩЕМ РАЗРЯДЕ

Специальность 01.04.07 -физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2004

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им Н Э Баумана, Калужский филиал

Научный руководитель-

кандидат технических наук, доцент Гаценко В.П.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Есаулов Н П

кандидат технических наук Фицуков М.М.

Ведущая организация: Научно-исследовательский институт

перспективных материалов и технологий Московскою государственного института электроники и математики (технического университета)

Защита состоится « ЗУ » с гт.сок-Л- 2004 г. в час. 00 мин, на заседании диссертационного совета Д 212 141 17 при Московском государственном техническом университете им Н.Э Баумана по адресу: 248600, г. Калуга, ул. Баженова, д. 4, КФ МГТУ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КФ МГТУ им. Н.Э Баумана

Автореферат разослан « Д-У с^еа 2004 г

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

2005-4 13377

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время в связи с бурным развитием техники всё больший интерес вызывают многокомпонентные материалы и слоистые структуры, так называемые сандвич-материалы. Применение таких материалов в промышленности потребовало решения проблемы их устойчивости к воздействию различного вида излучений, что является одной из задач физики конденсированного состояния.

На основе многокомпонентных материалов в последнее десятилетие разрабатывают холодные катоды газоразрядных приборов, широко используемых в современной науке, технике и медицине. Важнейшими из газоразрядных приборов с холодным катодом являются гелий-неоновые (Не-Ые) лазеры, не превзойденные до сих пор по монохромности пучка излучения. Такие их особенности, как холодный катод, малая потребляемая мощность, высокая долговечность (средняя наработка на отказ), высокая когерентность излучения, позволяют этим приборам успешно конкурировать с доведенными в настоящее время до высокого совершенства полупроводниковыми лазерами, а по ряду свойств и превосходить их.

Наблюдаемые в Не-№ лазере тлеющего разряда с холодным катодом процессы катодного распыления и жестчения газа определяют его срок службы (долговечность). Поскольку требования по долговечности таких лазеров непрерывно возрастают, то поиску материалов для холодных катодов и совершенствованию технологии их изготовления посвящено достаточно много работ как отечественных, так и зарубежных исследователей. Однако данные этих исследований до настоящего времени не были обобщены и проанализированы во взаимосвязи, в том числе с основными свойствами используемых материалов.

Все возрастающие требования по миниатюризации и долговечности отечественных гелий-неоновых лазеров как обычной (ГН-1, ГН-3, ГН-5м, ГН-7м), так моноблочной (ЗЛК-16, ЛГК-200) конструкций предопределяют не только изыскания по разработке и применению материалов для холодных катодов, но и постановку фундаментальных исследований. Они должны быть посвящены изучению физических процессов, происходящих при бомбардировке катодных материалов в гелий-неоновом разряде, во взаимосвязи с их физико-химическими свойствами. Только с применением результатов таких исследований будет возможна разработка новых или оптимизация уже известных материалов, конструкций холодных катодов и способов их изготовления. Этим определяется актуальность и своевременность представленной проблемы, поскольку без их решения не видны пути создания малогабаритных (миниатюрных) Не-Ые лазеров, остро востребованных в настоящее время, например, в навигационной технике (лазерная гироскопия).

Целью настоящей работы явилось научное обоснование выбора мате-

риалов системы металл-диэлектрик для холодных катодов малогабаритных Не-Ые лазеров на основе физических и физико-химических свойств веществ, выявление влияния формы холодного катода на его работоспособность в аномальном тлеющем разряде и изыскание способов контроля параметров материала холодного катода с целью прогнозирования его долговечности.

Для достижения этой цели предстояло решить следующие задачи:

1. Исследовать взаимосвязь между физико-химическими свойствами материалов и устойчивостью их к распылению в условиях тлеющего разряда. Для этого необходимо было определиться с объектом и методом исследования материалов в виде образцов холодных катодов в отпаянных приборах, моделирующих условия малогабаритных Не-Ые лазеров.

2. Изучить, каким образом влияет на работоспособность, в том числе и срок службы (долговечность) холодного катода в аномальном тлеющем разряде, форма рабочей, бомбардируемой поверхности. Для этого необходимо было выполнить аналитические исследования и обобщить известные данные по этому вопросу, выполнить экспериментальные работы и разработать соответствующие методики исследований, получить экспериментальные образцы катодов, спроектировать и изготовить соответствующие отпаянные или разборные приборы для их испытаний.

3. Изучить пути снижения средней плотности тока на исследуемых материалах холодных катодов типа металл-диэлектрик.

4 Разработать новый способ контроля качества холодного катода, учитывающий основные физические свойства как поверхности, так и материала, из которого он изготавливается.

5. Учитывая современные возможности вычислительной техники и программирования, увязать физические и физико-химические свойства исходных материалов с данными о влиянии формы холодного катода и с его работоспособностью в аномальном тлеющем разряде, упростить методику выбора холодных катодов из материалов системы металл-диэлектрик.

Научная новизна данной диссертационной работы состоит в том, что в ней показано, что теплота сублимации металлов и теплота образования высокомолекулярных соединений во взаимосвязи с пороговой энергией распыления и коэффициентом вторичной ионно-электронной эмиссии наиболее полно характеризуют устойчивость материалов системы металл-диэлектрик к воздействию аномального тлеющего разряда, с параметрами, характерными для малогабаритных гелий-неоновых лазеров; экспериментально установлено, что форма холодного катода, при прочих равных условиях, не играет определяющей роли в обеспечении его долговечности, поскольку в условиях аномального тлеющего разряда не обнаружено равномерного распределения плотности тока даже на поверхности сферической полости, а снижение плотности тока существенно улучшает его работоспособность;

установлена взаимосвязь параметров тока послеразрядной эмиссии (ПЭ) / и среднеквадратичного отклонения Iпэ от среднего тока послеразрядной эмиссии - о , характеризующего однородность эмиссионных свойств материала металл-оксид, с долговечностью (прогнозируемой) холодного катода в гелий-неоновом разряде и предложен на этой основе способ контроля его качества.

Практическая ценность работы заключается в том, что предложен способ выбора исходных материалов холодного катода, учитывающий основные физико-химические свойства входящих в него веществ. Рекомендовано применение в виде плоских многослойных металлических материалов А1-Ре-А1, и многослойных композиций А1-диэлектрик-А1, гг-диэлект-

рик-7г в качестве рабочих поверхностей полых холодных катодов. Подтверждена эффективность метода определения среднего ресурса (долговечности) материала холодного катода в приборе по величине изменения общего давления лазерной смеси ДРПг м, с определением точного времени завершения работы холодного катода по резкому увеличению величины напряжения горения и . Предложен путь существенного увеличения долговечности малогабаритных Не-Ые лазеров снижением средней плотности тока разряда как минимум в два раза благодаря применению двуполостного холодного катода.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Теплота сублимации и теплота образования материала металл-диэлектрик для холодного катода являются важными критериями при его выборе и должны учитываться наряду с эмиссионными свойствами и коэффициентом распыления поскольку они определяют пороговые энергии распыления вещества.

2 Конфигурация рабочей поверхности холодного катода в условиях аномального тлеющего разряда в Не-Ые смеси не играет существенной роли в увеличении его долговечности.

3. Холодные катоды с плоской и сферической полостью, используемые попарно, в одинаковых объемах газовой смеси позволят разработать малогабаритные моноблочные лазеры с высокой долговечностью, за счёт снижения плотности разрядного тока на рабочей поверхности при сохранении общей величины разрядного тока.

4. Сандвич-материал с пленками ВеО является лучшим для разработки холодных катодов по всем параметрам, но оксид бериллия - вещество 1 класса опасности. Это ограничение предопределяет создание материалов с оксидами А12Оэ и Zr02, хотя высокая стоимость циркония не оставляет ему шансов в конкуренции с алюминием и его сплавами при практическом использовании.

5. Метод контроля параметров материала холодного катода по ПЭ имеет

преимущества по сравнению с известными, поскольку в нём анализируются одновременно два параметра: 1/н - эмиссионные свойства иаг//3 - их равномерность по поверхности материала катода.

Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались на 11 Всероссийских научно-технических конференциях и Международных научно-практических конференциях, межвузовских научных конференциях и семинарах в МГТУ им. Н.Э. Баумана, Калужский филиал, в тч. на Всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении» (Калуга, 1999), Международной научно-технической конференции «Межфазная релаксация в полиматериалах» (Москва, 2001), Международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» (Москва, 2003), Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 175-летию МГТУ «Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении» (Москва, 2004). По материалам диссертации сделано 12 публикаций.

Личный вклад автора. Автору принадлежат аналитические исследования в рамках данной работы, определение методов и подходов к решению поставленных задач, теоретические решения и экспериментальные исследования, их обработка и обобщение полученных результатов.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, общих выводов, содержит 125 машинописных листов, включая 39 рисунков, 10 таблиц, список литературы из 128 наименований и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, раскрывается её научная новизна и практическая значимость.

В первой главе (литературном обзоре) описаны и проанализированы процессы в тлеющем разряде, которые протекают на поверхности холодного катода, и в основном те из них, параметры которых определяют долговечность Не-Ые лазеров. Выявлено, что в качестве материалов холодных катодов в таких лазерах экспериментально опробованы бериллий, алюминий, тантал, цирконий, поверхность которых покрыта оксидом или нитридом одноимённого металла. При анализе литературных источников обращает на себя внимание то, что при выборе материала и конструкции холодного катода применяют эмпирический подход с учётом данных по величинам коэффициента распыления и пороговой энергии распыления материала. На основе известных данных по исследованию конструкций холодных катодов Москалёва Б.И., Кучеренко Е.Т. и Прасицкого В.В. можно сделать вывод о том, что типовой формой холодного катода является цилиндр или стакан,

дно которого выполнено в виде полусферы Известные методы прогнозирования долговечности холодных катодов основаны на результатах форсированных испытаний в макетах или приборах и являются громоздкими. В результате обзора литературных данных не выявлены сведения, отражающие связи между процессами, происходящими на поверхности холодных катодов в аномальном тлеющем разряде, и физико-химическими свойствами материала катода. Тем не менее, моделирование процессов, происходящих в разряде с холодным катодом, выполненное Кристей В.И., позволило оценить роль основных физических явлений, создать математическую модель, и получить аналитические выражения, связывающие долговечность прибора с параметрами катода. Предложенная им формула прогнозирования долговечности широко апробирована, и результаты прогноза достаточно корректно совпадают с экспериментальными данными по прямой наработке. Для адекватного описания физических процессов в аномальном разряде и контроля качества материала типа металл-диэлектрик в настоящее время испытывается потребность в оценочном методе, более простом и менее трудоёмком, который бы требовал меньшего числа контролируемых параметров.

Во второй главе выполнены аналитические исследования физических свойств материалов для холодных катодов. Показано, что по ряду причин приходится находить оптимум среди двух различных тенденций: материал Ме-диэлектрик должен обладать высоким коэффициентом вторичной ион-но-электронной эмиссии, для поддержания горения разряда нужным количеством электронов, а с другой стороны, толщина диэлектрической пленки с низким коэффициентом распыления должна быть значительной, с точки зрения обеспечения высокой долговечности холодного катода из такого материала. Нахождение требуемого оптимума - сложная теоретическая и экспериментальная проблема.

Протекание тока в самостоятельном разряде обеспечивается эмиссией электронов с поверхности катода, но вместе с эмитированными электронами поверхность катода покидают выбитые из неё атомы вещества из которого выполнен катод, что приводит к разрушению его поверхности. Поскольку миниатюрные холодные катоды функционируют в аномальном Не-Ые разряде, оптимальные материалы нужно подбирать, основываясь на исходных данных, например, по скорости распыления или величине коэффициента распыления (КР).

Далее приведены результаты, подчеркивающие, что важной величиной, характеризующей интенсивность распыления катода в тлеющем разряде, является пороговая энергия распыления 8 Ее значение получают путем экстраполяции кривой У(£) к нулевому значению коэффициента распыления - У. Так как в моноблочном Не-№ лазере эксплуатация катода идет при ано-

мальном тлеющем разряде, ожидали, что на нём будет значительная температура, однако эксперименты этого не подтвердили - нагрев катода будет незначителен (см. рис. 1). В исследованном диапазоне токов все-таки разогрев катода наблюдается, и это нужно учитывать, как и то, что зависимость У от температуры катода Т становится заметной лишь при Т>0,8Тт (где Тт - температура плавления распыляемого вещества). Исследованные известные зависимости коэффициента распыления от различных параметров позволяют утверждать, что в ранее выполненных работах особо не акцентировалось внимание на Рис 1 Зависимость температуры ряде процессов, происходящих на катодной по- катода от Разрядншо тока верхности во время работы Не-Ые прибора, например, на физико-химических. Поэтому при выборе материалов системы металл-диэлектрик для создания новых катодов необходимо учитывать их термодинамические особенности.

Для катодных материалов на основе металлов важными термодинамическими параметрами являются теплота сублимации и энтропия: и

Д5°98 ■ С учетом этого предварительный выбор материала для металлического катода (без диэлектрика) или его металлической подложки возможно делать без учета известных сложных теоретических расчетов и большого числа, как правило весьма различных по величине, экспериментальных данных по распылению и эмиссии.

Аналогично выбору материалов металлических катодов и подложек для сложных соединений в настоящей работе предложено пользоваться их свойствами: энергией Гиббса Д(3у>298 теплотой образования ДН® 298 ,энтропи-

Результаты сравнения показали, что высокими значениями параметров теплот образования обладают оксиды и нитриды тантала, алюминия, бериллия, магния, циркония. Кроме того, согласно эмпирическому правилу Пил-линга и Бедуорта пленки оксидов этих металлов полностью покрывают их поверхность, поскольку находятся в напряженном состоянии (отношение молярных объемов оксидов и металлов больше единицы). Это очень важный параметр таких систем, поскольку он позволяет получить сплошные оксидные пленки на металлических подложках. Исходя из вышеизложенно-

го, целесообразно рассматривать сандвич-структуру «металл-оксид», (а поскольку оксид - это обычно диэлектрик), то изучена система «металл-диэлектрик» по нижеследующей модели.

Если представить холодный катод, функционирующий в гелий-неоновом лазере, как «металл-диэлектрик-плазма», то диэлектрическая пленка в ней становится подобной плоскому конденсатору. Из такой модели следует, что важными параметрами, ответственными за работу катода, являются работа выхода (р, пробойная напряженность Е , объемное сопротивление р. Следовательно, для создания материалов миниатюрных катодов необходимо установить оптимальные значения ф, Е р с учетом неравномерности токоотбора по поверхности катода.

Отметим, что оксидные пленки не являются идеальными диэлектриками, а имеют определенную проводимость. К тому же, при анализе изображения оксидированной поверхности, приведенной на рис. 2, приходим к выводу, что оксидная пленка имеет поры различной величины, наряду С другими дефектами. Рис 2 Изображение оксидированной поверхности холодного като-Удельное сопротивление р оксидных пленок да <<алюминиевый сплав _ ал|0ми.

N^0, А12Оэ, ВеО составляет 108...10'3 Ом-см, а ний-а^о,», полученное в растро-

значение диэлектрической ПОСТОЯННОЙ 8 = вом электронном микроскопе

(х5000)

7. 10. Поэтому с электротехнической точки зрения оксидная пленка представляет собой параллельно включенные емкость и сопротивление. Емкостные свойства пленки проявляются во времени:

¿0 = £-80-р«3-108С, (1)

где £0= 8,85-Ю12 Ф/м.

Максимальная напряженность электрического поля, обусловленная накоплением заряда на пленке за такое время после возникновения в промежутке разряда:

1

-Ы

С С У

щ о

ЧР. (2)

Произведенный расчет зависимостей напряженности поля в диэлектрической пленке от плотности эмиссионного тока 0,01 мА/см2... 5мА/см2 при значениях р = 108, 10'°, 1013, 10'5 Ом см показал, что максимальная плотность тока ) , при котором возможен пробой, составляет для М§0 - 0,01 мА/см2, для ВеО - 1 мА/см2, а для А1гО, значение приблизительное — / <0,01 мА/см2.

тах '

Выполнен также расчет зависимостей напряженности поля в диэлектрической пленке от ее диэлектрической проницаемости 8 = 7, 8, 10 при заряде ионов на пленке в пределах (0,5.. .2,0)*10"1 Кл через каждые 0,5*10 ' Кл по формуле:

г? _ *?конд

Е = <3>

где а = 2 а: Б = 1 м.

^ Ч ХОНД Т '

Из выполненных модельных расчетов следует нижеследующее.

В тлеющем разряде при указанных значениях р для тонких оксидных пленок электрическое поле может не достигать пробойных величин, если нормальная плотность токов на катодах не превышает для Р^О 0,01 мА/см2; для ВеО - 1 мА/см2, для А1203 и Zг02 - при промежуточных значениях. Существует оптимальная толщина оксидной пленки, обеспечивающая стабильную работу материала металл-диэлектрик и характеризующая его эксплуатационные свойства при использовании в качестве катода. Экспериментально доказано, что такими свойствами обладают оксидные пленки толщиной 10...30 нм.

Из выполненных расчетов в рамках предложенной модели вытекает, что . напряженность поля зависит также от величины 8- чем больше 8, тем меньшее электрическое поле возникает в диэлектрической пленке

Это дает основание заключить, что помимо толщины на работоспособность катода из материалов металл-диэлектрик влияют следующие параметры: работа выхода - ф, напряжение пробоя - I/, объемное сопротивление -р, диэлектрическая проницаемость - £.

Расчет химических реакций, проходящих при изготовлении и эксплуатации холодных катодов, показал, что устойчивость пленок к атмосфере остаточных газов в приборе различна. Так, пленка N^0 разрушается в результате воздействия паров воды, СО и СОг Наиболее сильно действуют С02 и пары Н20. Разрушение происходит и при комнатных температурах. При 300 К равновесное давление С02 составляло 3,7* 10л Па, а равновесное давление паров воды - 6,4*10'2 Па. Реакция взаимодействия пленки Р^О с азотом практически невозможна. Наиболее опасным следует считать наличие паров воды.

Пленка ВеО более устойчива к воздействию паров воды по сравнению с М§0, поскольку при 300 К равновесное давление паров воды на шесть порядков выше. Можно считать, что при температурах, которые имеют место при изготовлении, эксплуатации и хранении катодов с пленкой ВеО, взаимодействие с парами воды отсутствует. Реакция пленки ВеО с СО также прак-

тически исключается, т.к. требует больших энергетических затрат. По совокупности свойств целесообразно для катодов в качестве диэлектрической пленки применять ВеО, но это вещество первого класса опасности.

Таким образом, пленка М§0 самая неустойчивая, в присутствии остаточных газов, особенно С02 и Н,0, она превращается в М^СО, и М§(ОН)г Для предотвращения разрушения пленки в приборах должна быть исключена возможность образования паров воды и С02. Следовательно, применение плёнки А1203 и 2гог в материалах металл-плёнка оксида обосновано.

В третьей главе проведено экспериментальное исследование влияния формы холодного катода на его работоспособность.

При исследовании влияния формы холодного катода на его работоспособность в работе были исследованы результаты, полученные ранее В.В Прасицким и его сотрудниками для цилиндрических и колпачковых катодов. Экспериментально проверены предположения, высказанные Б.И. Москалёвым (об эффективности сферических полых катодов) и экспериментально проверены идеи (по полым катодам, образованным плоскостями), предложенные А П. Коржавым. Экспериментальные результаты этих работ с помощью вычислительных средств и программного обеспечения были наглядно представлены и проанализированы применительно к созданию миниатюрных катодов с различной формой полости. Результаты этого таковы: при прочих равных условиях существенную роль в обеспечении длительной работоспособности катода любой конфигурации играет плотность разрядного тока на его рабочей поверхности. Экспериментальное подтверждение этого вывода видно из рассмотрения распределения тока по поверхности для катодов с различной формой полости (см. рис.3).

Впервые в работе получены экспериментальные данные о распределе-

Рис 3 Распределение плотности тока по катоду в Не-Ые смеси (катод колпачковой конструкции) о - Р= 133 Па, О - Р=400 Па, • - Р=800 Па

Рис 4 Экспериментальный прибор для исследования распределения тока по сферической поверхности 1 - секции катода, 2 - диэлектрическая прокладка, 3 - токоподводы к секциям, 4 - анод

нии тока по поверхности сферического катода в созданном приборе с секционным холодным катодом (см. рис. 4).

Полученные результаты, в т.ч. и кривые рис.5, дали основание предположить, что геометрия полости холодного катода не играет существенной роли в увеличении его долговечности, поскольку не наблюдается равномерного распределения тока по его поверхности в аномальном тлеющем разряде ни на одной из изученных конфигураций.

Экспериментальное подтверждение данного вывода в работе выполнено на серии образцов, изготовленных с применением термического испарения в вакууме. В качестве испарителей применяли тан-таловые и молибденовые ленточные испарители с лунками для размещения испаряемого материала и проволочные испарители из нихрома или вольфрама. Технологии термического испарения в своё время детально были отработаны во ВНИИ материалов электронной техники (г. Калуга) и в НИИ «Полюс» (г. Москва). В экспериментах по термическому испарению использовался глубокий вакуум (1 • 108 Па) и алюминий высокой чистоты марки А5Н. При напылении алюминия на металлические (алюминий и его сплавы, ковар) и диэлектрические (стекло, кварц, ситалл) подложки в виде цилиндров использовали металлическую проволоку (жгут), натянутую по их оси с размещенным на её поверхности испаряемым материалом. Внутрь сферических, полусферических и колпачковых конструкций алюминий наносился из линейных испарителей, в лунках которых располагалось испаряемое вещество.

Приведены особенности предварительного расчёта толщины напыленного слоя алюминия h по методу, предложенному С. Дешманом:

где V- скорость испарения алюминия, 5 - площадь поверхности испарения, I - время испарения, р - плотность напыленного слоя, - площадь катодной полости (напыляемой поверхности).

В каждом случае подложка катода перед напылением и напылённый катод взвешивались на прецизионных весах и уточнялась средняя величина к Напыленные образцы катодов подвергались отжигу в атмосфере сухого воздуха при нагреве до температуры 620 К в течение 20 минут. Затем образцы катодов монтировали в экспериментальные макеты для различных испыта-

Рис 5 Распределение юка по поверхности катода в

смеси Не Ые=7 1 (в полярных координатах, ц/ - полярный угол) 1 - ток разряда 5 мА, 2 - ток разряда 10 мА, 3 - ток разряда 15 мА

нии.

Далее приведена методика определения работоспособности предложенных материалов и конфигураций холодных катодов изучалась в газоразрядных приборах с Не-Ые смесью. Экспериментально установлено, что изменения общего давления на 15% ... 20% адекватно снижению мощности лазера на 20% от первоначальной, что и принято считать выходом лазера из строя.

Применение этой методики проиллюстрировано на рис. 6, где приведена зависимость общего давления Не-Ые смеси (РНе /^=10:1) от длительности испытаний для холодного катода в виде стакана, с дном выполненным в виде полусферы (колпачко-вая конструкция), изготовленного из сплава алюминия на внутреннюю поверхность которого напылён слой алюминия высокой чистоты (А5Н). Долговечность катода из А1-А120, в газоразрядном приборе с объёмом Не-Ые смеси 50 см3 составила 700 часов при ] = 0,8 мА/см2. Необходимо отметить тот факт, что в момент измерения давления в данной работе фиксировалось и напряжение горения на газоразрядном приборе. Видно, что в момент выхода из строя холодного катода (резкое снижение общего давления РНс №) началось значительное повышение напряжения горения на газоразрядном приборе С/^.

На рис. 7 представлены результаты испытаний сферического полого холодного катода, изготовленного из ковара, на две полусферы которого напылён слой алюминия А5Н. При том же объёме газовой смеси и примерно на 50 Па более низком давлении Рн № долговечность такого холодного катода при средней плотности разрядного тока /=0,8 мА/см2 составила 500 часов. Характерно, что и в этом случае в момент выхода из строя холодного катода значительно возрастало напряжение горения на газоразрядном приборе {/ .

1

ч к

ч

1<Ю 2ПП ум 100КПМЮ ТОО МО ш I ,

Рис 6 Зависимость напряжения горения и давления рабочей Не-№ смеси от длительности испытаний Материал катода А1-А1,03 Д - давление, о - напряжение горения

'--"-а-—-л f /

Рис 7 Зависимость напряжение горения и давления рабочей Не-Ые смеси от срока службы катода в виде сферы (материал катода 0 - давление

Д - напряжение горения

Этот экспериментальный факт дал основание предложить в качестве контрольного параметра для определения долговечности холодного катода в газоразрядном приборе изменение величины напряжения горения (резкое его увеличение по сравнению с исходным значением).

В нижеследующем описаны эксперименты с циркониевыми пластинами, которые образовывали полости холодных катодов. Из рис 8а, где приведены результаты их испытаний в конструкции, где в одной катодной полости образовано два холодных катода в том же объёме Не-Ые смеси (но плотность тока в 2 раза ниже), видно, что газоразрядный прибор работает стабильно, по-

1 1 1

-1- 1- —!— -— — _ .__ .__,

_ _1 I _

Мб 1000 1200

1«00 1Юв 2000 ТЮО 2400 2600

1— 1—-—■ |— - -1-- 1 , _[ т

] 1 ] 1 1-—— -М- 1 1 1

200 «00 »0

1200 1400 1600 1Ю0 2000 2200 2400 1400

1200 1«»

1200 2400 2М0

Рис 8 Зависимость давления Не-Ые смеси от длительности испытаний плоских холодных катодов а) - циркониевые лиски, б) - никелевые диски с нанесенной пленкой циркония, в) - никелевые диски с полосой циркония, полученной методом холодного плакирования (сварки)

скольку РИ: № за 2500 часов изменялось в пределах нормы (не более 15%).

Результаты испытаний в аналогичных условиях плоских никелевых холодных катодов с напылённой циркониевой плёнкой на никелевой основе (причём средний диск покрыт циркониевой плёнкой с двух сторон, поскольку это общая сторона двух холодных катодов) приведены на рис. 86. В течение 2500 часов прибор работал также стабильно, за исключением первых нескольких сотен часов. Такие же результаты получены и с Ы1-7г дисками, полученными при холодном плакировании 7.x на никеле (см. рис. 8в).

Сравнение результатов испытаний даёт основание заключить, что использование двух холодных катодов любой конфигурации в малогабаритных Не-№ лазерах перспективно, поскольку это снижает среднюю плотность тока на катоде, что способствует увеличению долговечности при прочих равных условиях.

В заключение данной главы резюмируем, что в аномальном тлеющем Не-Ые разряде не удаётся получить равномерного распределения плотности тока по поверхности сферы в диапазоне давлений Р № от 166 Па до 800 Па,

так же как и для катодов любой конструкции.

В четвертой главе выполнены экспериментальные исследования по созданию метода контроля качества материалов для холодных катодов на модельных образцах алюминий - оксидная пленка толщиной 10 нм. Метод разработан применительно к гелий-неоновым моноблочным лазерным датчикам Он включает измерение напряжения горения Uгор, напряжения пробоя U , тока послеразрядной эмиссии (тока постэмиссии, /яэ) и фиксацию его во времени, а также величину среднеквадратичного отклонения тока постэмиссии от среднего тока постэмиссии лэ). Применение такого подхода в выборе параметров решает задачу повышения достоверности контроля качества материала холодных катодов. Его неотъемлемой частью является импульсная стимуляция поверхности материала катода, измерение временной зависимости постэмиссии с последующим сравнением полученной зависимости с эталонной. Экспериментально доказано, что стимуляцию и измерения временной зависимости постэмиссии необходимо проводить в условиях, когда плотность разрядного тока, амплитуда напряжения и длительность импульса более чем на 25% превышают плотность нормального тлеющего разряда. Измерение времени запаздывания разряда производится не менее 30 раз Затем нужно исключить шах и min значения, при этом годными для заданного срока службы t будут катоды, параметры которых удовлетворяют соотношениям

'яэ^еч,

где 1ПЭ - средний ток постэмиссии, который вычисляют по формуле

281,6-ю-19

1„з=1/28-Х-

i=i

t

(4)

где t

время запаздывания разряда в i-м

измерении, с; а - среднее квадратичное отклонение тока постэмиссии от среднего тока постэмиссии; Q- коэффициент, равный тангенсу угла наклона зависимости тока постэмиссии от заданного срока службы катода (рис. 9).

В последнем разделе главы анализируются экспериментальные данные проведенных испытаний. Показано, что достоверность полученных результатов составила 99,7%, что в 2 раза лучше прототипа, что объясняется тем, что у предлагаемого метода конт-

ia«

ю*

Рис 9 Зависимость тока постэмиссии от заданного срока службы

ролируются два параметра, а не один

Заключение.

Процессы катодного распыления и жестчения газа определяют срок службы холодного катода в аномальном тлеющем разряде в гелий-неоновой смеси. Коэффициент распыления холодного катода зависит от энергии, заряда и массы иона (Не, Ые), а также от энергии связи атомов материала катода. Традиционная методика выбора материалов для холодных катодов, заключающаяся в расчете коэффициента распыления и эмпирического подбора материалов, оказалась не эффективной. Поскольку коэффициент распыления большинства химических соединений, превосходит коэффициент распыления соответствующих элементов целесообразно прежде всего рассматривать физико-химические свойства веществ, например термодинамические.

Такой подход, осуществлённый в данной работе, позволил объяснить высокую устойчивость к распылению в аномальном тлеющем разряде материалов системы металл-диэлектрик, например, как Ве-ВеО, М§-М§0, Тх-

2г02, А1-А12Оэ (имеющих теплоту сублимации ДЯ^298 соответственно -590,

-601,-1094, -1675 кДж/моль).

Понятно, что даже самая устойчивая к распылению композиция металл-диэлектрик в аномальном тлеющем разряде, хотя и с малой скоростью, будет всё же распылятся. Будут также происходить процессы поглощения газов из о&ьёма Не-Ые прибора. Это сопровождается перепылением распылённого вещества с поверхности холодного катода и переосаждением распылённого материала на элементах внутренней полости лазера.

Однако найденный в своё время и хорошо апробированный многими исследователями метод определения работоспособности холодного катода в отпаянном газоразрядном приборе по величине изменения общего давления в нём АР достаточно полно учитываем суммарной эффект от воздействия вышеперечисленных физических процессов, а предложений в данной работе контроль величины напряжения горения ^ позволяет четко определить момент выхода из строя холодного катода.

Выполненные в работе экспериментальные исследования показали, что в аномальном тлеющем разряде в Не-Ые смеси форма холодного катода не играет определяющей роли по сравнению с плотностью разрядного тока. Резкое снижение плотности разрядного тока, например применением двух холодных катодов позволяет создавать малогабаритный Не-№ лазер с высокой долговечностью независимо от конфигурации холодного катода.

Предложенный и достаточно полно изученный в выполненной работе способ определения качества материала холодного катода до постановки его в действующий Не-Ые лазер, основанный на определении его эмиссионных свойств, т.е. тока послеразрядной эмиссии I[П и однородности эмиссионных

ных свойств материала по поверхности холодного катода апэ с достаточно высокой вероятностью (99%) характеризует долговечность катода в приборе. Экспериментально подтверждено, что гарантированный срок службы холодных катодов обеспечивается если ток послеразрядной эмиссии лежит в диапазоне 10 16... 10 17 А. Это подтверждено контролем параметра/лэ на различных технологических переделах изготовления моноблочного Не-Ые лазера с холодным катодом. Способ определения качества материалов холодных катодов апробирован на образцах цилиндрической формы и может быть распространен на катоды любой конфигурации.

С точки зрения практического применения наиболее удобной конфигурацией полого холодного катода является плоская конструкция поскольку требуемые диски легко получаются из многослойных лент (А1-Ре-А1, гг-Ыь 7л и др.), а также путём напыления металлических слоев на диэлектрические подложки из стекла, кварца или ситалла.

Предложенный выбор материалов для холодных катодов Не-Ые лазеров по параметрам пороговой энергии распыления е/Н и термодинамических (физико-химических) свойств с помощью современных вычислительных средств и программного обеспечения не составляет технических трудностей.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Физико-химические свойства материалов, такие как теплота сублимации металлов и теплота образования высокомолекулярных соединений АНЦ

и Д//° вместе с пороговой энергией распыления С.к и коэффициентом вторичной ионно-электронной эмиссии у более полно характеризуют устойчивость материалов системы металл-диэлектрик к воздействию аномального тлеющего разряда. В лазерной гелий-неоновой смеси в диапазоне давлений РИе Д =150...450 Па материалы с высокими термодинамическими параметрами (Ве-ВеО, \4g-MgO, А1-А12Ог Ъг-Ът02) имеют низкую распыляемость катодной поверхности в условиях аномального разряда при плотностях тока 0,1 ... 0,5 мА/см2 и, следовательно, высокую долговечность.

2. Установлено, что форма бомбардируемой поверхности холодного катода, при прочих равных условиях, не играет определяющей роли в обеспечении долговечности, поскольку в аномальном тлеющем разряде в гелий-неоновой смеси, в рассматриваемом диапазоне давлений и разрядных токов, судя по результатам выполненных исследований секционированных образцов, ни на одной из них не обнаружено равномерного распределения плотности разрядного тока (в том числе и на сферической).

3. Показано, что долговечность моноблочного малогабаритного Не-Ые лазера может быть существенно увеличена при сохранении общего разряд-

ного тока применением двух миниатюрных холодных катодов в одном и том же объёме газовой смеси, т.е. снижением в 2 раза плотности тока на бомбардируемой поверхности.

4. Предложен способ контроля качества материала холодного катода типа металл-диэлектрик, основанный на прогнозировании его долговечности (с вероятностью более 99%) по величине двух параметров: току постэмиссии 1Ю и среднему квадратичному отклонению IП) от среднего тока постэмиссии <тяэ характеризующему однородность эмиссионных свойств Экспериментально установлено, что гарантированный срок службы (более 5000 часов) для материалов типа А1-А1203 обеспечивается, если ток постэмиссии холодных катодов, изготовленных из него, лежит в диапазоне 10 16... 10"'7 А.

5. Доказано, что при изучении свойств холодных катодов в аномальном тлеющем разряде постоянный контроль напряжения горения и позволяет точно установить момент выхода из строя холодного катода, что улучшило достоверность способа определения работоспособности отпаянного прибора, основанного на анализе результатов измерения флуктуаций величины общего давления АР„ „,.

Не- N6

6 Рекомендовано применение многослойных металлических материалов типа А1-Ре-А1, Zr-Ыi-Zr получаемых холодным плакированием и материалов А1-диэлектрик-А1,2г-диэлектрик-2г, где металлические плёнки нанесены на стекло, кварц или ситалл в качестве рабочих поверхностей полых холодных катодов, образованных пластинами и показавших высокую работоспособность в аномальном тлеющем Не-Ые разряде.

7. Показано, что применение потоковых вычислений, применение ЭВМ и программного обеспечения значительно упрощают процесс оптимизации выбора материала и формы холодного катода.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Дерюгина Е.О., Пролейко Э.П. Метод создания катодов для датчиков лазерных гироскопов // Наукоёмкие технологии. - 2002. - № 5. - С. 6-18.

2. Белова И.К , Дерюгина Е О. О классификации и свойствах потоковых ЭВМ для научных исследований // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. - 2000. - № 5. - С. 72-76.

3. Дерюгина Е.О. Лазеры: достижения и проблемы квантовой электроники. - М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 16 с.

4. Дерюгина Е.О., Гаценко В П. Методика выбора материалов холодных катодов для газоразрядных приборов // Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении: Материалы Всероссийской научно-технической конференции. - М., 2003. - Т 1. - С. 347-349.

5. Дерюгина Е.О., Никифоров Д.К., Чистяков Г.А. Некоторые электрофизические параметры холодных сандвич-катодов отпаянных лазеров // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения: Материалы

Международной научно-практической конференции -М, 2003.-С 212-215

6 Особенности создания миниатюрных холодных катодов для отпаянных газовых лазеров / H А. Бычков, В П Гаценко, Дерюгина Е О и др // Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении: Материалы Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 175-летию МГТУ.-М., 2004 Т 1 -С 47-50

7. Дерюгина Е О., Коржавый А.П , Никифоров Д.К. Экологически чистые технологии создания холодных источников электронов // Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении: Материалы Всероссийской научно-технической конференции. - M , 2001. - С. 22-23.

8. Некоторые проблемы создания многослойных структур, эксплуатируемых в условиях воздействия ионной бомбардировки / Г.Г. Бондаренко, Е.О. Дерюгина, А.П. Коржавый и др. // Межфазная релаксация в полиматериалах: Труды Международной научно-технической конференции. - М., 2001. - С. 244-246.

9. Дерюгина Е.О., Коржавый А П. К распределению заряженных частиц в тлеющем разряде с полым катодом П Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении- Сборник трудов юбилейной Всероссийской научно-технической конференции. - Калуга, 1999. - С. 113.

10. Белова И К., Дерюгина Е О. Принципы применения ассоциативной конвейерной памяти для организации потоковых вычислений в многопроцессорных системах // Управляющие и вычислительные системы. Новые технологии: Материалы иежвузовской научно-технической конференции - Вологда: ВоГТУ, 2000.-С. 108.

11 Дерюгина Е.О., Белов C.B. Использование акторной модели потоковой вычислительной системы для физических исследований и инженерных расчетов // Прогрессивные технологии, конструкции и системы в приборо- и машиностроении- Материалы Всероссийской научно-технической конференции - M , 2003.-Т. 1.-С.316-317.

Я 8 4 9 1

РНБ Русский фонд

2005-4 13377

Дерюгина Елена Олеговна

Роль физико-химических свойств материала и конфигурации поверхности холодного катода в обеспечении его работоспособности в тлеющем разряде

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 24.09 2004г Формат бумаги 60x84 1/16. Бумага типографская №2. Печать офсетная. Уел печ.л. 1 0 Уч.-изд л. 1.0 Тираж 100 экз Заказ №435.

Московский государственный технический университет им НЭ Баумана Калужский филиал 248600, г. Калуга, ул Баженова, 4.

Введение.

Глава 1. Физические процессы, происходящие при взаимодействии плазмы тлеющего разряда с поверхностью холодных катодов (литературный обзор).

1.1. Особенности гелий-неоновых лазеров.

1.2. О процессах в тлеющем разряде и на поверхности катодов.

1.3. Материалы и конструкции современных холодных катодов.

1.4. Методы прогнозирования долговечности холодных катодов в тлеющем разряде.*.

Выводы к главе 1.

Глава 2. Изучение физико-химических свойств материалов для холодных катодов.

2.1. Эмиссионные свойства холодных катодов.

2.2. Пороговая энергия распыления.

2.3. Термодинамические свойства материалов для холодных катодов.

Выводы к главе 2.

Глава 3. Экспериментальное исследование влияния формы холодного катода на его работоспособность.

3.1. Особенности конфигурации экспериментальных образцов.

3.2. Техника эксперимента при получении материалов металл-диэлектрик на поверхностях различного профиля.

3.3. Исследование работоспособности холодных катодов с различной геометрией поверхности.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Разработка способа оценки качества холодных катодов.

4.1. Послеразрядная эмиссия материалов с оксидными пленками.

4.2. О модели послеразрядной эмиссии холодных катодов.

4.3. Особенности способа оценки качества холодных катодов.

Ф Выводы к главе 4.

В настоящее время в связи с бурным развитием техники всё больший интерес вызывают многокомпонентные материалы и слоистые структуры, так называемые сандвич-материалы. Применение таких материалов в промышленности потребовало решения проблемы их устойчивости к воздействию различного вида излучений, что является одной из задач физики конденсированного состояния.

На основе многокомпозиционных материалов в последнее десятилетие разрабатывают холодные катоды газоразрядных приборов, широко используемых в современной науке, технике и медицине. Важнейшими из газоразрядных приборов с холодным катодом являются гелий-неоновые (Не-Ме) лазеры, не превзойденные до сих пор по монохромности пучка излучения.

Такие их особенности, как холодный катод, малая потребляемая мощность, высокая долговечность (средняя наработка на ресурс), высокая когерентность излучения, позволяют этим приборам успешно конкурировать с доведенными в настоящее время до высокого совершенства полупроводниковыми лазерами, а по ряду свойств и превосходить их.

Наблюдаемые в Не-Ые лазере тлеющего разряда с холодным катодом процессы катодного распыления и жестчения газа определяют его срок службы (долговечность). Поскольку требования по долговечности таких лазеров непрерывно возрастают, то поиску материалов для холодных катодов и совершенствованию технологии их изготовления посвящено достаточно много работ как отечественных, так и зарубежных исследователей. Однако данные этих исследований до настоящего времени не были обобщены и проанализированы во взаимосвязи, в том числе с основными свойствами используемых материалов.

Все возрастающие требования по миниатюризации и долговечности отечественных гелий-неоновых лазеров как обычной (ГН-1, ГН-3, ГН-5м, ГН-7м), так и моноблочной (ЗЛК-16, ЛГК-200) конструкций предопределяют не только разработку и применение материалов для холодных катодов, но и постановку фундаментальных исследований. Они должны быть посвящены изучению физических процессов, происходящих при бомбардировке катодных материалов в гелий-неоновом разряде, во взаимосвязи с их физико-химическими свойствами. Только с применением результатов таких исследований будет возможна разработка новых или оптимизация уже известных материалов, конструкций холодных катодов и способов их изготовления. Этим определяется актуальность и своевременность представленной проблемы, поскольку без их решения не видны пути создания малогабаритных (миниатюрных) Не-Ые лазеров, остро востребованных в настоящее время, например, в навигационной технике (лазерная гироскопия).

Целью настоящей работы является научное обоснование выбора материалов системы металл-диэлектрик для холодных катодов малогабаритных Не-№ лазеров на основе физических и физико-химических свойств веществ, выявление влияния формы холодного катода на его работоспособность в аномальном тлеющем разряде и изыскание способов контроля параметров материала холодного катода с целью прогнозирования его долговечности.

Для достижения поставленной цели предстояло решить следующие задачи:

Исследовать взаимосвязь между физико-химическими свойствами материалов и устойчивостью их к распылению в условиях тлеющего разряда с параметрами, наблюдаемыми в малогабаритных Не-Ие лазерах. Для этого необходимо было определиться с объектом и методом исследования материалов в виде образцов холодных катодов в отпаянных приборах, моделирующих условия малогабаритных лазеров.

Изучить, каким образом влияет на работоспособность, в том числе и срок службы (долговечность), холодного катода в аномальном тлеющем разряде форма рабочей, бомбардируемой поверхности. Для этого необходимо было выполнить аналитические исследования и обобщить известные данные по этому вопросу, выполнить экспериментальные работы и разработать соответствующие методики исследований, получить экспериментальные образцы катодов и спроектировать соответствующие методы отпаянных или разборных приборов с объектами исследований, имеющих различную конфигурацию катодной полости.

Исследовать пути снижения средней плотности тока на исследуемых материалах холодных катодов типа металл-диэлектрик.

Разработать новый способ контроля качества холодного катода, учитывающий определенные физические свойства как поверхности, так и материала, из которого он изготавливается.

Учитывая современные возможности вычислительной техники и программирования, увязать физические и физико-химические свойства исходных материалов, данные о влиянии формы холодного катода на его работоспособность в аномальном тлеющем разряде, проработать упрощение методики выбора холодных катодов из материалов системы металл-диэлектрик.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

Теплота сублимации металлов и теплота образования высокомолекулярных соединений во взаимосвязи с пороговой энергией распыления и коэффициентом вторичной ионно-электронной эмиссии наиболее полно характеризуют устойчивость холодных катодов системы металл-диэлектрик к воздействию аномального тлеющего разряда с параметрами, характерными для малогабаритных гелий-неоновых лазеров;

Экспериментально установлено, что форма холодного катода, при прочих равных условиях, не играет определяющей роли в обеспечении его долговечности, поскольку в условиях аномального тлеющего разряда не обнаружено равномерного распределения плотности тока даже на поверхности сферической полости, а снижение плотности тока существенно улучшает его работоспособность;

Установлена взаимосвязь параметров тока послеразрядной эмиссии //7э и среднеквадратичного отклонения 1ПЭ от среднего тока послеразрядной эмиссии Ощэ, характеризующего однородность эмиссионных свойств материала металл-оксид с долговечностью (прогнозируемой) холодного катода в гелий-неоновом разряде и предложен на этой основе способ контроля качества материала холодного катода.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

Предложен способ выбора материалов холодных катодов, учитывающий основные физико-химические свойства исходных материалов и рекомендовано применение многослойных металлических материалов А1-Ее-А1, Ег-И! -Ъх и многослойных композиций А1-диэлектрик-А1, 2г-диэлектрик^г в качестве рабочих поверхностей полых холодных катодов, образованных плоскими пластинами;

Предложен метод определения среднего ресурса (долговечности) материала холодного катода в приборе по величине изменения общего давления лазерной смеси АРне-ие с определением точного времени завершения работы холодного катода по резкому увеличению величины напряжения горения игор;

Предложен путь существенного увеличения долговечности малогабаритных Не-№ лазеров снижением средней плотности тока нагрева, как минимум, в два раза благодаря применению двуполостного холодного катода.

Апробация работы осуществлена путём доклада основных положений и выводов на 11 международных и Всероссийских научно-технических конференциях.

Общие выводы по работе

1. Физико-химические свойства материалов, такие как теплота сублимации металлов и теплота образования высоко молекулярных соединений

Д#£о и Двместе с пороговой энергией распыления б,/, и коэффициентом вторичной ионно-электронной эмиссии у, более полно характеризуют устойчивость холодных катодов системы металл-диэлектрик к воздействию аномального тлеющего разряда. В лазерной гелий-неоновой смеси в диапазоне давлений РНе.н=\50.Л50 Па структуры с высокими термодинамическими параметрами (Ве-ВеО, М§-М§0, А1-А1203, Тг-Хг02) имеют низкую распыляемость катодной поверхности в условиях аномального разряда при плотностях тока 0,1 . 0,5 мА/см и, следовательно, высокую долговечность.

2. Установлено, что форма бомбардируемой в лазере поверхности, наряду с прочими равными условиями, не играет определяющей роли в обеспечении долговечности поскольку в аномальном тлеющем разряде в гелий-неоновой смеси в рассматриваемом диапазоне давлений и разрядных токов, судя по результатам выполненных исследований секционированных холодных катодов, ни на одной из них не обнаружено равномерного распределения плотности разрядного тока (в том числе и на сферической).

3. Показано, что долговечность моноблочного малогабаритного Не-Ые лазера может быть существенно увеличена при сохранении общего разрядного тока применением двух миниатюрных холодных катодов, а следовательно снижением в 2 раза плотности тока на бомбардируемой поверхности.

4. Предложен способ контроля качества материала холодного катода типа металл-диэлектрик, основанный на прогнозировании его долговечности (с вероятностью более 99%) по величине двух параметров: току постэмиссии 1пэ и среднему квадратичному отклонению 1пэ от среднего тока постэмиссии Ощэ. характеризующему однородность эмиссионных свойств. Экспериментально установлено, что гарантированный срок службы (более 5000 часов) для материалов типа AI-AI2O3 обеспечивается, если ток постэмиссии холодных катодов, изготовленных из него, лежит в диапазоне 10" .10" А.

5. Доказано, что при изучении свойств холодных катодов в аномальном тлеющем разряде постоянный контроль напряжения горения Ueop позволяет точно установить момент выхода из строя холодного катода, что улучшило достоверность способа определения работоспособности отпаянного прибора по результатам измерения флуктуаций величины общего давления т-ш.

6. Рекомендовано применение многослойных металлических материалов типа Al-Fe-Al, Zr-Ni-Zr, получаемых холодным плакированием и многослойных материалов А1-диэлектрик-А1, Zr-диэлeктpик-Zr, где металлические плёнки нанесены на стекло, кварц или ситалл в качестве рабочих поверхностей полых холодных катодов, образованных такими пластинами, и показавших высокую работоспособность в аномальном тлеющем He-Ne разряде.

7. Показано, что применение потоковых вычислений, применение ЭВМ и программного обеспечения значительно упрощают процесс оптимизации выбора материала и формы холодного катода.

Заключение

Процессы катодного распыления и жесчение газа определяют срок службы холодного катода в аномальном тлеющем разряде в гелий-неоновой смеси. Коэффициент распыления холодного катода зависит от энергии, заряда и массы иона (Не, №), а также от энергии связи атомов материала катода. Традиционная методика выбора материалов для холодных катодов заключалась в расчете коэффициента распыления, а также путём эмпирического подбора материалов на основе известных экспериментальных данных. Причём большинство этих данных получено при энергиях распыляющих частиц, превосходящих 1 кэВ, что не соответствует энергиям, наблюдаемым в аномальном тлеющем разряде малогабаритных Не-Ые лазеров. С другой стороны известно, что коэффициент распыления большинства химических соединений, превосходит коэффициент распыления соответствующих элементов. Особенностью распыления таких соединений является высокая пороговая (€,/,), достигающая 300.500 эВ. Поэтому, поскольку характеризует распыляемость материала катода, целесообразно рассматривать и физико-химические свойства веществ, например, термодинамические. Величина связана с ними и по величинам характеризуется также значениями теплот сублимации (для металлов) и теплот образования (для сложных соединений), т.е. по термодинамическим свойствам возможно составить представление об устойчивости к распылению в разряде тех или иных веществ.

Такой подход, осуществлённый в данной работе, позволил объяснить высокую устойчивость к распылению в аномальном тлеющем разряде материалов системы металл-диэлектрик, например, таких как Ве-ВеО, М§0, Хг-Хт02, АЬА^Оз (имеющих теплоту сублимации АН°/Ш соответственно

-590, -601, -1094, -1675 кДж/моль).

Понятно, что даже самая устойчивая к распылению композиция металл-диэлектрик в аномальном тлеющем разряде, хотя и с меньшей скоростью, будет всё же распыляться. Будут также происходить процессы поглощения газов из объёма Не-Ие прибора. Это сопровождается перепылением распылённого вещества с поверхности холодного катода и переосаждением распылённого материала.

Однако найденный в своё время и хорошо апробированный многими исследователями метод определения работоспособности холодного катода в отпаянном газоразрядном приборе по величине изменения общего давления в нём АР достаточно полно учитывает суммарной эффект от воздействия вышеперечисленных физических процессов, а предложеный в данной работе контроль величины напряжения горения игор позволяет четко определить момент выхода из строя холодного катода.

Выполненные в работе экспериментальные исследования показали, что в аномальном тлеющем разряде в Не-Ке смеси форма холодного катода не играет определяющей роли по сравнению с плотностью разрядного тока. Резкое снижение плотности разрядного тока, например, применением двух холодных катодов позволяет создавать малогабаритный Не-Ые лазер с высокой долговечностью независимо от конфигурации холодного катода.

Предложенный и достаточно полно изученный в выполненной работе способ определения качества материала холодного катода до постановки его в действующий Не-№ лазер, основанный на определении его эмиссионных свойств (тока послеразрядной эмиссии 1ПЭ) и однородности эмиссионных свойств материала по поверхности холодного катода (а,яэ) с достаточно высокой вероятностью (99%) характеризует долговечность катода в приборе. Экспериментально подтверждено, что гарантированный срок службы холодных катодов Б обеспечивается если ток послеразрядной эмиссии лежит в диапазоне

10"1610"17 А. Это подтверждено контролем параметра 1пэ на различных технологических переделах изготовления моноблочного Не-Ие лазера.

Способ определения качества материалов холодных катодов апробирован на образцах цилиндрической формы и может быть распространен на катоды любой конфигурации. С точки зрения практического применения, наиболее удобной конфигурацией полого холодного катода является плоская конструкция, поскольку требуемые диски легко получаются из многослойных лент (А1-Ре-А1, и др.), а также путём напыления металлических слоёв на диэлектрические подложки из стекла, кварца или ситалла. Технологии плакирования многослойных лент на прецизионных прокатных станах и вакуумного напыления на плоские объекты к настоящему времени хорошо отработаны.

Выбор материалов для холодных катодов Не-№ лазеров по параметрам и термодинамическим (физико-химических) свойств с помощью современных вычислительных средствам и программного обеспечения не составляет технических трудностей.

1. Савельев A.M., Соловьева Т.И. Состояние лазерной гироскопии за рубежом // Зарубежная радиоэлектроника. 1981. - №8. - С. 77-92.

2. Hochuli U., Haldemann P. Cold cathode for possible use in 6328 A single mode He-Ne lasers // Rev. Sci. Insr. 1965. - V.36, №10. - P. 1493-1494.

3. Hochuli U., Haldemann P., Hardwick D. Cold cathode for He-Ne lasers // IEEE J. of Quant. Electr. 1967. - V.3, № 11. - P. 612-614.

4. Cathodes for He-Ne lasers / D.A. Chance, V. Brusio, V.S. Crawford, R.D. Macinnes // IBM J. Res: Develop. 1979. - V.23, № 2. - P. 119-127.

5. Бычков H.A. Научно-методическое обеспечение управления качеством холодных катодов на этапе разработки и организации производства // Наукоёмкие технологии. 2004. - №1. - С. 29-34.

6. Европейский патент 0212 463. Gas discharge device/ С. М. Ford. 1986.

7. Патент 4 595.377 США. Cold cathode fabrication for ring laser gyroscope /К. J. Ramsey. 1986.

8. Fein E., Salisbury W. Integrated construction of low-cost gas lasers // Applied Optics. 1977. - V. 16, № 8. - P. 2308-2314.

9. Актон Д.Р., Свифт Д.Д. Газоразрядные лампы с холодным катодом. -М.: Энергия, 1965.-480 с.

10. Москалёв Б.И. Разряд с полым катодом. -М.: Энергия, 1972. 526 с.

11. Зыкова Е.В., Кучеренко Е.Т., Брыкайло И.Н. Коаксиальный полый катод для гелий-неоновых лазеров // Вестник Киевского университета. Физика. 1983.-Вып. 24.-С. 85-89.

12. Боярчиков O.A., Соболев В.Д., Шипалов A.C. Выбор оптимальной длины полого цилиндрического разряда // Электронная техника. Сер. Газоразрядные приборы. 1971. - Вып.3(23). - С. 18-21.

13. Кучеренко Е.Т., Зыкова Е.В., Макосевская JI.H. Исследование тлеющего разряда с секционированными полыми катодами // Украинский физический журнал. 1972. - Т. 17, № 12 - С. 2063-2065.

14. Ткаченко В.М., Тютюнник В.Б. Исследование параметров плазмы в разряде с цилиндрическим полым катодом в гелии // Журнал технической физики. 1976. - Т.46. - С. 1449-1458.

15. Велик В.А., Коржавый А.П., Лазарева JI.B. Особенности конструкций холодных катодов миниатюрных газовых лазеров // Электронная техника. Сер. Материалы. 1977. - Вып. 4. - С. 29-35.

16. Кучеренко Е.Т. Получение окисных пленок алюминия переменной толщины в плазме газового разряда // Вакуумные технологии и оборудование.- Харьков, 2001.- С. 279-282.

17. Кучеренко Е.Т., Зыкова Е.В. Исследование холодных катодов на основе диэлектрических пленок // Вестник Киевского университета. Физика.- 1986.-Вып. 27.-С. 73.

18. Кучеренко Е.Т., Зыкова Е.В., Тищенко В.Г. Холодный алюминиевый катод для гелий-неонового лазера // Вюник Кшвського ушверситету. 1971. -№12.-С. 122.

19. Ананьин B.C., Беляев В.А., Покосовский JI.H. Поведение окисных пленок алюминия в тлеющем разряде // Электронная техника. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы. 1972. - Вып. 2.- С. 54-62.

20. Суховский В.Н., Коржавый А.П., Кочурихин В.Е. Нитриды переходных металлов перспективные материалы для долговечных пленочных катодов // Электронная техника. Сер. Материалы. - 1989. - Вып. 6. - С. 70-71.

21. Прасицкий В.В. Современные катоды для отпаянных приборов // Электронная промышленность. 1996. - № 3. - С. 91-92.

22. Бондаренко Г.Г., Лищук H.B. Химические и электрохимические способы повышения долговечности холодных катодов // Физика и химия обработки материалов. 1998. - № 3. - С. 96-98.

23. Мартынов В.Ф. Оптимизация геометрических размеров холодных катодов для He-Ne лазера // Квантовая электроника. 1973. - №6(18). - С. 4852.

24. Зыкова Е.В., Кучеренко Е.Т., Айвазов В.Я. Исследование тлеющего разряда с холодным катодом, покрытым диэлектрическими пленками // Радиотехника и электроника. 1979. - Т.24, № 7. - С. 1461-1466.

25. Коржавый А.П., Пролейко Э.П., Файфер С.И. Холодные катоды для ГРП // Электронная промышленность. 1973. - № 4. - С. 23.

26. Мирзоева С.Д., Звонецкий В.И., Шишков A.B. Влияние активных добавок на эмиссионные свойства композиционных плёночных эмиттеров // Электронная техника. Сер. Материалы. 1980. - Вып. 3. - С 67-69.

27. Крютченко О.Н., Маннанов А.Ф., Носов A.A. Особенности взаимодействия плазмы газового разряда с поверхностью холодного катода // Радиотехника и электроника. 1992. - Т. 7, № 1 - С 1716-1718.

28. Оптимизация катодного узла малогабаритных гелий-неоновых лазеров / О.Н. Крютченко, А.Ф. Маннанов, В.А. Степанов, М.В. Чиркин // Электронная техника. Сер. Квантовая электроника. 1993. - Вып. 1-2. - С. 8083.

29. Крютченко О.Н., Степанов В.А., Чижиков А.Е. Некоторые особенности изготовления холодных катодов из MgO // Электронная техника. Сер. Материалы. 1982. - Вып. 12. - С. 7-11.

30. Крютченко О.Н., Маннанов А.Ф., Степанов В.А. Оптимизация конструкции катодного узла малогабаритных He-Ne лазеров // Лазерная техника и оптоэлектроника. 1993. - Вып. 1-2(68-69). - С. 80-83.

31. Механизмы проводимости оксидного покрытия холодных катодов газоразрядных приборов / О.Н. Крютченко, A.B. Маннанов, A.A. Носов, и др. // Поверхность. Физика. Химия. Механика. 1994. - № 6. - С. 93-99.

32. Термическая активировка металл-диэлектрических эмиттеров на основе окиси магния / A.A. Аристархова, Ю.Е. Дмитриевский, О.Н Крютченко и др. // Петербургский журнал электроники. 1993. - № 3. - С. 57-62.

33. Механизм деградации поверхности холодного катода в гелий-неоновых лазерах / О.Н. Крютченко, А.Ф. Маннанов, A.A. Носов и др. // Радиотехника и электроника. 1996. - Т. 11, № 8. - С. 990-994.

34. Бондаренко Г.Г., Коржавый А.П. Ионно-плазменное напыление алюминиевых и бериллиевых покрытий на внутренние поверхности полых цилиндрических катодов // Металлы. 1995. - №4. - С. 167-171.

35. Влияние рельефа поверхности на ионное распыление материалов катодов газоразрядных лазеров / Г.Г. Бондаренко, А.П. Коржавый, В.И. Кристя, Д.Н. Сигов // Металлы. 1993. - №3. - С. 97-100.

36. Теоретическое рассмотрение физического распыления материала катода гелий-неонового лазера / Г.Г. Бондаренко, А.П. Коржавый, В.И. Кристя и др. // Материалы. 1996. - №5. - С. 54-60.

37. Коржавый А.П. Материалы с высокой устойчивостью к распылению на основе лёгких металлов для холодных источников электронов // Наукоёмкие технологии. 2001. - №4. - С. 29-32.

38. Аитов Р.Д., Коржавый А.П., Кристя В.И. Влияние зарядки поверхности на коэффициент вторичной электронной эмиссии композиционных катодов // Радиотехника и электроника. 1995. - Вып. 11. -С. 1692-1695.

39. Дерюгина Е.О., Пролейко Э.П. Метод создания катодов для датчиков лазерных гироскопов // Наукоёмкие технологии. 2002. - №5. - С. 6-18.

40. Szapizo В., Rocca J.J., Prabhuzam Т. Electron yield of glow discharge • cathode materials under helium ion bombardment // Appl. Phys. Lett. 1988. - V.53,№5.-P. 358-360.

41. Helm H. Experimental measurements of the current balance at the cathode of a cylindrical hollow cathode glow disharge // Beitz. Plasma Phys. 1979. - V. 19, №. 4.-P. 233-257.

42. Куприяновский А.П., Светцов В.И., Сергеев В.Ю. Поглощение газов в разряде и долговечность приборов // Обзоры по электронной технике. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы. 1989. - Вып. 2(1425). - 42 с.

43. Hall L.H. Lifetimes of cold cathodes for He-Ne gas lasers // J. Appl. Phys. 1988. - V. 64, №5. - P. 2631-2637.

44. Ивлев A.M., Коржавый А.П., Москвина А.И. Долговечность алюминиевых катодов при малых давлениях газа // Электронная техника. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы. 1979. - Вып. 8. - С. 67-72.

45. Взаимодействие холодных катодов и активной среды гелий-неоновых лазеров / Е.А. Трофимов, Э.М. Труханенко, В.Ф. Арцихович, С.И. Файфер // Электронная техника. Сер. Материалы. 1975. - Вып. 1(82). - С. 28-32.

46. Korzhavyi А.Р. Advanced Metallic Materials for Vacuum Devices // Journal of Advanced Materials. 1994. - V. 1(1). - P. 46-53.

47. Zr. cold cathode // Laser Focus. 1972. -№2. - P. 13-15.

48. Влияние переосажденных атомов на динамику распределения их потока вдоль поверхности полого катода в тлеющем разряде / Г.Г. Бондаренко, О.Г. Бонк, В.И. Кристя и др. // Известия РАН. Сер. Физическая. 2000. - Т. 64, №4.-С. 752-755.т

49. Бонк О.Г., Кристя В.И. Моделирование переосаждения распыленного вещества на мишень по ступенчатым поверхностным рельефам, распыляемую в плазме тлеющего разряда // Поверхность. 2001. - №5. - С. 40-44.

50. Расчет переосажденного вещества на сетчатый холодный катод в тлеющем разряде / Г.Г. Бондаренко, О.Г. Бонк, В.И. Кристя, В.В. Прасицкий // Металлы. 2001. - №3. - С. 83-84.

51. Аитов Р.Д., Коржавый А.П., Кристя В.И. Эмиссионные свойства холодных катодов с оксидной плёнкой на поверхности для отпаянных газоразрядных приборов // Обзоры по электронной технике. Сер. Материалы. -1991. Вып.6(1612). -46 с.

52. Влияние некоторых технологических факторов на срок службы холодного катода / А.И.Перелыгин, Ю.Г.Садофьев, В.С.Ананьин, Е.А.Морозов // Электронная техника. Сер.4. Электровакуумные и газоразрядные приборы.- 1974. Вып.8. - С. 98-102.

53. Пекшев П.Ю., Сафиуллин В.А. Пористость плазменно-напыленного оксида алюминия // Изв. СО АН СССР. Сер. Техн. наук. 1988. - Вып.5, № 18. -С. 99-110.

54. Бажин А.И., Ступак В.А., Яблуков Б.Г. Зависимость ИЭЭ от толщины диэлектрического покрытия на металлической подложке // Диагностика поверхности ионными пучками: Тезисы докладов Всесоюзного совещания-семинара. Одесса, 1990. - С. 69-76.

55. Вов J., Hendriks М. Plasma-induced fixed oxide charge // J. Appl. Phys.- 1989. V. 66, №3. - P. 1244-1251.

56. Lefebvre P., Vigoroux J.P., Perrean J. Charge phenomena induced by low-energy ion bombardment in Si02 // J. Appl. Phys. 1989. - Vol.65, №4. - P. 16831693.

57. Bilee H.X., Rawlinga I.R. Surface potential barrier and field lowering of work function for metal cathodes covered with dielectric layers // Phenomena in Ionized Gases: Proc. IX Int. Conf. Bucharest, 1969. - P. 84.

58. Ion-electron emission: the effect of oxidation / J.Perron, B.V.Alonso, R.A.Baragiola, A.Oliva-Florio // Surf. Sci. 1982. - V.120, №2. - P. 427-434.

59. Szapiro В., Rocca J.J. Electron emission from glow-discharge cathode materials due to neon and argon ion bombardment // J. Appl. Phys. 1989. - V.65, №9.-P. 3713-3716.

60. Ion secondary electron emission from А120з end MgO films/N.R.Rajopadhye, V.A.Joglekar, V.H.Bhoraskar, S.V.Bhoraskar // Solid State Commun. 1986. - V.60, №8. - P. 675-679.

61. Коржавый А.П., Рожков A.M., Прозоров A.H. Некоторые вопросы ионно-электронной эмиссии твердых тел и разработки холодных катодов квантовых приборов // Обзоры по электронной технике. Сер. Материалы. -1988. Вып.4(1194). - С. 36.

62. Electron microscopic and ellipsometric studies on oxidized aluminium layers / P.B.Barna, Z.Bodo, G.Gergely et al. // Vacuum. -1983. V.33, №1/2. -P. 93-97.

63. Spectral ellipsomertric ТЕМ and electron spectroscopic investigations on oxidized aluminium thin films / P.B.Barna, Z.Bodo, J.Adam // Vacuum. 1985. - V.36, №7-9. - P. 465-469.

64. Higashi G.S. Fleming C.G. Sequential surface chemical reaction limited growth of high quality A1203, dielectrics // Appl. Phys. Lett. 1989. - V.55, №19. -P. 1963-1965.

65. Matsumura K. Ionization of atomic oxygen on the surface of a specimen in plasma anodization // J. Appl. Phys. 1989. - V.65, №5. - P. 18661873.

66. Hall L.H. Lifetimes of cold cathodes for helium-neon gas lasers // J. Appl. Phys. 1988. - Vol.64, №5. - P. 2631-2637.

67. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой / Под ред. Р.Бериша.- М.: Мир, 1984.-336 с.

68. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой / Под ред. Р.Бериша.- М.: Мир, 1986.-488 с.

69. Плешивцев Н.В. Катодное распыление. М.: Атомиздат, 1968.- 344 с.

70. Шульга В.И. Угловые зависимости и механизмы распыления (машинное моделирование) // Поверхность. 1982. - № 3. - С. 38-41.

71. Райзер Ю.П. Основы современной физики газоразрядных процессов. -М.: Наука, 1980.-416 с.

72. Каминский М. Атомные и ионные столкновения на поверхности металла. М.: Наука, 1967. - 506 с.

73. Коржавый А.П., Кристя В.И., Прасицкий В.В. Модель катодного распыления в смеси газов // Диагностика поверхности ионными пучками: Тезисы докладов V Всесоюзного совещания-семинара. -Донецк, 1988. С. 204.

74. Кристя В.И. О вкладе ионов примеси в распыление катода плазмой тлеющего разряда // Диагностика поверхности ионными пучками: Тезисы докладов V Всесоюзного совещания-семинара. Донецк, 1988. - С. 106-107.

75. Кучинский В.В., Шейнин Е.Г. Энергетический спектр быстрых атомов в темном катодном пространстве // Изв. вузов. Сер. Физика. 1987. - №8. - С. 62-67.

76. Райзер Ю.П. Современный уровень понимания явлений в катодных частях тлеющего разряда // ТВТ. 1966. - Т.24, № 5. - С.964-994.

77. Семенова В.Б., Коржавый А.П. Методы разработки и конструктивные особенности электродных систем современных газовых лазеров // Обзоры по электронной технике. Сер. Лазерная техника и оптоэлектроника. 1982. -Вып.3(900). - С. 72.

78. Аитов Д.Д., Коржавый А.П., Кристя В.И. Эмиссионные свойства холодных катодов с оксидной пленкой на поверхности для отпаянных газоразрядных приборов // Обзоры по электронной технике. Сер. Материалы -М.: Электроника, 1991. Вып. 5(1612). -47 с.

79. Коржавый А.П., Файфер С.И. Новые методы получения полых цилиндрических катодов // Электронная промышленность. 1980. - Вып. 3(87). -С. 15-17.

80. Определение потенциала поверхности диэлектрического слоя на мишени, бомбардируемой ионным пучком / Г.Г. Бондаренко, А.И. Бажин, А.П. Коржавый и др.// ЖТФ. 1998. - Т.68, № 9. - С. 126-128.

81. Дефекты и физические свойства многокомпонентных электронных материалов / К.Г. Никифоров, А.П. Коржавый, В.В. Горбачев и др. / Под ред. К.Г. Никифорова. Калуга: Изд-во КГПУ им. К.Э. Циолковского, 1999. - 215 с.

82. Поведение металлических композиций на основе меди и алюминия в условиях длительной ионно-электронной бомбардировки / Г.Г. Бондаренко, С.М. Жданов, А.П. Коржавый, А.Н. Тихонов // Перспективные материалы. -1999. № 3. - С.29-39.

83. Распыление различных материалов ионами и атомами / А.Я. Барсхая, С.П.Варшавский, О.И. Рязанцева, Д.А.Сена // ЖТФ. 1987. - Т.57, № 6. -С. 1223-1225.

84. Мартыненко Т.Н. Распыление пористых материалов // ЖТФ. -1968.- Т.38, №4. С.759-760.

85. Морозов В.В., Тесаков B.C., Шлюко В.Я. Катодное распыление пористого гексаборида лантана // ЖТФ. 1977. - Т.47, № 12. -С. 2526-2529.

86. Дозован A.A. Распыление пористых тел с порами сферической формы ускоренными ионами // Диагностика поверхности ионными пучками: Тезисы докладов V Всесоюзного совещания-семинара. -Донецк, 1988. С. 118-119.

87. Нарушение изотропности движения атомов вблизи поверхности и определение коэффициентов конденсации атомов металла в плазме / А.Г.Диглинский, А.М.Измайлов, В.В.Кучинский, В.С.Сухомлинов // ЖТФ.- 1987. Т.57, № 9. - С. 1741-1745.

88. Распределение распыляемых атомов в объеме тлеющего разряда / А.П. Коржавый, В.И.Кристя, Н.В. Лищук, В.В. Прасицкий // Вторичная ионная и ионно-фотонная эмиссия: Тезисы докладов V Всесоюзного семинара.- Харьков, 1986. 4.2. - С. 78-79.

89. Раджабов Т.Д., Искандерова З.А. Взаимодействие газовых ионов с постоянно возобновляемыми поверхностями // Физические явления при бомбардировке твердого тела атомными частицами: Материалы Всесоюзной конференции. Ташкент, 1974. - Кн.2. - С. 13-17.

90. Азаров A.A., Пожарский В.А., Шипалов A.C. К вопросу жестчения газа в приборах тлеющего разряда // Электронная техника. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы. 1986. - № 4. - С. 42-44.

91. Коржавый А.П., Рожков A.M., Прозоров А.Н. Некоторые вопросы ионно-электронной эмиссии твердых тел и разработки холодных катодов квантовых приборов // Обзоры по электронной технике. Сер. Материалы -М.: Электроника, 1986. Вып.4 (1194). -С. 35.

92. Расширение областей применения Зеемановского лазерного гироскопа ЗЛК-16-1 / Ю.Д. Голяев, М.С. Дроздов, А.П. Коржавый и др. // Технология гироскопии и навигация: Материалы Международной конференции. Санкт-Петербург, 2000. - С. 13-24.

93. Валахов Е.П., Ковалев A.C., Рахимов А.Т. Физические явления в газоразрядной плазме. М.: Наука, 1987. - 160 с.

94. Зыкова Е.В., Кучеренко Е.Т., Айвазов В.Я. Исследование тлеющего разряда с холодными катодами, покрытыми диэлектрическими пленками // Радиотехника и электроника. 1979. - Т.24, № 7. - С. 1464-1466.

95. Takeishi Y. Ejection of electrons from barium oxide by noble gas ions // J. Phys. Soc. Jap. -1962. V.17, № 2. - P.326-341.

96. Елецкий A.B., Смирнов B.M. Физические процессы в газовых лазерах. М.: Энергоиздат, 1985. - 152 с.

97. Назаркин М.Д., Польгин В.И. Основные положения и принципы прогнозирования работоспособности ГРП // Электронная техника. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы. 1974. - №2. - С. 124-127.

98. Патент РФ № 2126185 Способ оценки качества холодных катодов. 1998.

99. Киреев В.А. Методы практических расчётов в термодинамике химических реакций. М.: Химия, 1975. - 320 с.

100. Владимиров Л.П. Термодинамические расчеты равновесия металлургических реакций. М.: Металлургия, 1970. - 257 с.

101. Глинка Н.Л. Общая химия. M.-JL: Химия, 1964. - 688 с.

102. Эспе В. Технология электровакуумных материалов. M.-JL: Госэнергоиздат, 1962. - Т. 1. - 632 с.

103. Лившиц Б.Г., Крапухин В.В., Линецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980. - 320 с.

104. Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. Л.: Физматиз, 1962.-420 с.

105. Беляев P.A. Окись бериллия -М.: Госатомиздат, 1962. 168 с.

106. Хейли В.Ф. Анодное оксидирование алюминия и его сплавов. М.: Металлургия, 1986. - 151 с.

107. Окисление металлов / Под ред. Ж. Бенара. М.: Металлургия, 1968. -120 с.

108. Юнг X. Анодные окисные плёнки. М.: Энергия, 1967. - 732 с.

109. Папиров И.И. Окисление и защита бериллия. М.: Металлургия, 1968.- 120 с.

110. Термодинамические свойства неорганических веществ / У.Д. Верятин, В.П. Маширев, Н.Г. Рябцев и др. М.: Атомиздат, 1965. - 460 с.

111. Татаринова Н.В., Чистяков П.Н. Электронная эмиссия с бариевого холодного катода, возникающая после импульса тока в газе // Известия АН СССР. Сер. Физическая. 1960. - Т. 24, №6. - С. 635-639.

112. Установка определения качества холодных катодов газоразрядных приборов / А.К. Ерохин, А.П. Коржавый, С.Н. Петрунько и др. // Электронная промышленность. 1989. - Вып. 5. - С. 32.

113. Чистяков П.Н., Синельникова М.В., Рябинская Ж.Т. Влияние катодных явлений на возникновение повторных импульсов пробоев газа // Радиотехника и электроника. 1952. - №5. - С. 877-882.

114. Чистяков П.Н., Татаринова Н.В. Статистическое запаздывание пробоя в инертном газе при чисто металлическом и активизированном катоде // Радиотехника и электроника. 1963. - №7. - С. 1246-1252.

115. Орлов Ю.И. О статическом запаздывании зажигания разряда в газе // Электронная техника. Сер. Электровакуумные и газоразрядные приборы. 1975.-Вып. 5.-С. 10-18.

116. Дешман С. Научные основы вакуумной техники. М.: Мир, 1964. -715 с.

117. Коржавый А.П., Кристя В.И., Прасицкий В.В. Метод расчёта срока службы холодных катодов в газоразрядных приборах // Электронная техника. Сер. Материалы. 1988. - №1. - С. 73-75.

118. Белова И.К., Дерюгина Е.О. О классификации и свойствах потоковых ЭВМ для научных исследований // Известие высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2000. - №5. - С. 72-76.

119. Дерюгина Е.О. Алгоритмы управления памятью. Калуга: Изд. Н. Бочкарёвой, 1997. - 24 с.

120. Дерюгина Е.О. Лазеры: достижения и проблемы квантовой электроники. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 16 с.