Многослойные полевые эмиттеры на тонкой металлической подложке

Цель работы – определение возможности создания многослойных катодов из приведенных в контакт материалов с разной работой выхода $e\varphi$ на тонких металлических подложках, а также практического использования таких катодов для формирования интенсивных ленточных и кольцевых в сечении электронных потоков в миниатюрных, но высоковольтных приборах. Методы. Слои гафния ($e\varphi\sim3.5$ эВ) и платины ($e\varphi\sim5.3$ эВ) толщиной соответственно 10 нм и 2 нм последовательно наносились на боковую поверхность подложек из металлической фольги с использованием достаточно простого и оперативного метода магнетронного напыления. Из фольги с многослойным покрытием изготавливались катоды для формирования ленточных и кольцевых в сечении электронных пучков. Экспериментальные измерения эмиссионных характеристик многослойных катодов и формируемых ими пучков производились в триодных электронно-оптических системах, включающих катод, управляющий электрод (анод) и коллектор электронов в форме цилиндра Фарадея. Измерения выполнены в условиях технического вакуума $10^{-7}$...$10^{-8}$ Торр. Результаты. Экспериментально определены характеристики ленточных и кольцевых в сечении электронных потоков, формируемых триодными электронно-оптическими системами с многослойными катодами на тонких подложках из алюминия (9 мкм) и тантала (10 мкм). Измерены зависимости тока с катода от величины напряжения между катодом и управляющим электродом (вольт-амперные характеристики), а также изменения во времени тока электронов в формируемом электронно-оптической системой пучке. Заключение. В данной работе продемонстрирована возможность формирования с помощью многослойных катодов на тонкой металлической подложке ленточных и кольцевых в сечении электронных потоков с токами до нескольких десятков миллиампер при чрезвычайно больших средних по сечению плотностях тока полевой эмиссии до 300...400 А/см$^2$ . Показана возможность стабильной работы исследованных катодов при отборе больших токов полевой эмиссии в условиях технического вакуума.