ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Другие виды волокон из "Структура поверхности и автоэмиссионные свойства углеродных материалов " В указанных ниже экспериментах использова/шсь стеклоуглеродные волокна диаметром 30 мкм с температурой термической обработки 2000 °С, Давление в экспериментальных приборах составляло 10 —10 мм рт, ст. [c.158] Важной характеристикой эмиссионных свойств автокатодов является кратковременная нестабильность тока, определяемая как отношение дисперсии тока к его среднему значению в течение короткого времени (3—4 минуты). Полученные результаты, представленные на рис. 3.326, свидетельствуют о том, что нестабильность тока зависит от уровня тока и продолжительности работы. [c.160] С ростом тока нестабильность падает это является следствием включения в работу все большего числа эмиссионных центров и флуктуации тока с одного центра становятся менее заметными на фоне других, происходит усреднение изменений тока по поверхности. После продолжительной работы нестабильность также падает — это связано с рассмотренными выше процессами образования более устойчивой конфигурации поверхности в процессе эксплуатации автокатода. [c.160] Зависимости а( %) имеют ярко вырал енный статистический характер, т. е. отдельно взятый катод может не подчиниться данной зависимости вследствие случайности формирования ансамбля эмиссионных центров на рабочей поверхности волокна. Однако, для большого числа автокатодов полученная зависимость является достаточно общей. [c.160] Исследования структуры рабочей поверхности автокатодов в растровом электронном микроскопе [225] позволяют сделать заключение о динамике изменения рабочей поверхности. Исходная поверхность (рис. 3.33а, б) с микровыступами с радиусами закругления порядка 0,01—0,1 мкм претерпевает разрушения под действием ионной бомбардировки и пондеромоторных сил. Эти разрушения наиболее интенсивны в первые 50—100 часов работы и проявляются в виде многочисленных язв и щербин, эрозии боковой поверхности и наружной кромки волокна, аналогично полиакрилонитрильным волокнам. [c.161] В дальнейшем, с увеличением времени наработки, происходит интенсивное развитие микрорельефа рабочей поверхности катодов, которая достигает некоторой равновесной конфигурации, наиболее устойчивой к ионной бомбардировке и действию пондеромоторных нагрузок. Эта конфигурация близка к сферической (рис. З.ЗЗв) с равномерным распределением микровыступов по поверхности. Однако это возможно лишь тогда, когда ток не превышает определенного значения (400 мкА). В противном случае будут отрываться достаточно большие куски волокна, и оно деградирует очень быстро. Поэтому для каждой конкретной партии волокна необходимо определять оптимальную токовую нагрузку и режим формовки. [c.161] Можно констатировать, что эти первые эксперименты позволяют надеяться на создание более совершенных, с точки зрения автоэмиссии, стеклоуглеродных волокон. [c.161] Полые волокна. Известно, что в присутствии сильного электрического поля автоэлектронная эмиссия развивается с участков поверхности, имеющих минимальный радиус закругления вершины. К таким участкам относятся, в первую очередь, микровыступы на торцевой поверхности и острые края цилиндрической образующей волокон. [c.161] Такая картина наблюдается для всех типов исследованных полых волокон. [c.163] Характерной особенностью полых волокон является большой разброс размеров отверстий в волокнах от 80% диаметра волокна до нуля, что снижает воспроизводимость результатов исследования образцов из таких волокон. [c.163] Наилучщей устойчивостью к ионной бомбардировке из исследованных видов волокон обладают полые углеродные волокна, в изначальный состав которых входят отходы натурального шелка. Такие волокна имеют продольные структурные составляющие диаметром порядка 1 мкм, увеличивающие прочность волокна. [c.163] На рис. 3.34а представлен рабочий торец такого волокна (показан случай с отсутствием отверстия) после работы в течение 1 часа при токе 50 мкА. Видно, что торцевая поверхность волокна довольно сильно разрушается. За большее время работы происходит существенная деградация поверхности. [c.163] Более длительные испытания ( 10 часов) показывают малый срок службы таких катодов. [c.163] Таким образом, полые углеродные волокна имеют более низкие эмиссионные характеристики, чем сплошные полиакрилонитриль-ные, но могут быть использованы, например, для ионных источников, как резервуары соответствующих элементов. [c.164] При этом обнаружено, что средняя величина эмиссионного тока за время наработки уменьшается, В то же время в течение каждого рабочего цикла происходит, как правило, некоторое изменение тока, связанное с адсорбцией молекул остаточного газа с рабочей поверхности в результате адсорбции в выключенной установке. Это изменение может быть связано как с увеличением, так и уменьшением эмиссионного тока. [c.165] На рис. 3.36 в качестве примера представлена серия фотографий эмиссионных изображений после периода адсорбции остаточных газов в течение 60 минут. Напряжение после периода адсорбции включалось скачками до первоначального уровня. Автоэлектронное изображение, соответствующее этому моменту (рис. 3.36а), характеризуется уменьшением контраста, как бы запылением структурных составляющих автоэмиссионного изображения. По мере удаления адсорбированного слоя ионной бомбардировкой (рис. З.Збб, в), рабочая поверхность очищается, а величина эмиссионного тока падает, после чего характер изображения и величина эмиссионного тока изменяются не сильно. Время очищения эмиттирующей поверхности зависит от времени адсорбции, которое при этом колеблется от 10—15 минут, как это представлено на рис. З.Збг (выдержка 10 часов при давлении 10 мм рт. ст.), до 6 часов (выдержка 66 суток при атмосферном давлении). [c.165] Вольт-амперные характеристики пироуглеродных волокон имеют характер, аналогичный другим углеродным материалам [160, 167]. Установлено, что яркие контрастные дуги проявляются на автоэмиссионных изображениях при увеличении напряжения в процессе снятия вольт-амперных характеристик практически одновременно с обычными эмиссионными пятнами. Этот эффект можно объяснить электронно-оптическими эффектами от очень тонких слоев пирографита. [c.165] Вернуться к основной статье