×
12.01.2017
217.015.5b95

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНОГО КАТОДА ГЕЛИЙ-НЕОНОВОГО ЛАЗЕРА

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к технологии изготовления холодных катодов гелий-неоновых лазеров и может быть использовано в газоразрядной технике и микроэлектронике. Способ включает в себя нагрев заготовок катода из алюминия в вакууме не ниже 10 мм рт.ст. и последующее термическое окисление ее поверхности, отличающийся тем, что заготовку катода из химически чистого алюминия нагревают в кислороде со скоростью 200°C/час до температуры, равной 300-350°C, выдерживают при данной температуре в течение 1,5 часа и затем охлаждают до комнатной температуры с той же скоростью. Указанный режим термического окисления обеспечивает получение приемлемой толщины окисного покрытия при минимально возможном количестве сквозных пор. Повышение срока службы холодного катода гелий-неонового лазера является техническим результатом изобретения. 1 ил.

Изобретение относится к технологии изготовления холодных катодов гелий-неоновых лазеров и может быть использовано в газоразрядной технике.

Одна из важных проблем, возникающих при изготовлении холодных катодов гелий-неоновых лазеров, заключается в необходимости обеспечения их стабильной работы в течение более 50 тыс часов. Это достигается, в частности, созданием на поверхности холодного катода активного элемента лазера защитного окисного покрытия. Такое покрытие должно, в свою очередь, обладать высокой вторично-эмиссионной способностью и однородностью электрофизических свойств.

Известны различные способы нанесения окисных покрытий испарением в вакууме соответствующих материалов (Технология тонких пленок. Справочник под редакцией Л. Майссела, Р. Глэнга. - М.: Советское радио, 1977. - Т. 1-2).

Однако использование данных способов затруднительно при формировании окисных покрытий на изделиях сложной формы с протяженной внутренней рабочей поверхностью.

Известен способ формирования окисных покрытий на поверхности холодных катодов из алюминия и его сплавов в плазме тлеющего разряда (Трофимов Е.А и др. Получение защитных окисных пленок на полых катодах в тлеющем разряде кислорода. - Электронная техника. Сер. 6. Материалы. - 1973. - Вып. 12. - С. 3-10).

Однако использование указанного способа при изготовлении катодов цилиндрической формы затруднено. Данное обстоятельство связано, во-первых, с особенностями распределения тока по поверхности катода. Эти распределения, контролируемые в разряде инертных газов и в смесях, содержащих кислород, существенно отличаются. При этом максимально окисленные участки катода не совпадают с зонами наибольшей токовой нагрузки в активных элементах лазеров.

Во-вторых, окисные покрытия, полученные в режиме катодного окисления, обладают высокой дефектностью, вызванной распылением потенциально «слабых» участков формируемых покрытий.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому объекту по совокупности признаков является способ изготовления холодного катода гелий-неонового лазера, включающий нагрев заготовки катода из алюминия в вакууме не ниже чем 5·10-5 мм рт. ст. и последующее термическое окисление ее поверхности (Киселева Л.И., Косенкова О.Я., Крютченко О.Н. и др. Способ изготовления активного элемента газового лазера с холодным катодом. - Патент РФ №2012943, 1994 г. - прототип).

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что он не обеспечивает полное исключение дефектов окисных покрытий в виде сквозных пор, сформированных на различных металлических основах, например, на поверхности химически чистого алюминия.

Появление сквозных пор связано со структурными и фазовыми неоднородностями поверхности материала катода. В газовом разряде сквозные поры из-за зарядки поверхности окисного покрытия превращаются в электростатические микролинзы, фокусирующие ионный поток. В результате площадь пор подвергается усиленному распылению, который лимитирует ресурс работы катодов.

Задачей данного изобретения является повышение срока службы холодного катода гелий-неонового лазера.

Данный технический результат достигается при осуществлении изобретения тем, что в известном способе изготовления холодного катода гелий-неонового лазера, включающем нагрев заготовок катода из алюминия в вакууме не ниже 5·10-5 мм рт.ст. и последующее термическое окисление ее поверхности, заготовку катода из химически чистого алюминия нагревают в кислороде со скоростью 200°C/час до температуры, равной 300-350°C, выдерживают при данной температуре в течение 1,5 часа и затем охлаждают до комнатной температуры с той же скоростью.

Вышеизложенный технический результат достигается за счет выбора оптимального режима термического окисления поверхности заготовок катода из химически чистого алюминия, реализуемого при их нагреве со скоростью 200°C/час до достижения максимальной температуры, равной 300-350°C. В этом случае обеспечивается приемлемая толщина окисного покрытия при минимально возможном количестве сквозных пор.

Положительный эффект от использования изобретения обусловлен повышением долговечности холодного катода из химически чистого алюминия за счет получения на его поверхности малодефектного окисного покрытия, обладающего стабильными вторично-эмиссионными свойствами.

Таким образом, сопоставительный анализ предложенного технического решения и уровня техники позволил установить, что заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" и "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

Предложенный способ изготовления холодного катода гелий-неонового лазера поясняется фиг. 1, на которой приведена зависимость средней пористости (кривая 1) и толщины (кривая 2) окисных покрытий, получаемых на поверхности заготовок катодов из химически чистого алюминия, от максимальной температуры окисления.

Способ реализуется следующим образом. Изготавливают заготовку катода требуемой формы из химически чистого алюминия (например, марки А99), подвергают ее химической обработке для удаления остатков масел и верхнего нарушенного слоя. Затем заготовку катода помещают в специальную стеклянную колбу, имеющую изолированный анодный электрод, которую откачивают до вакуума не хуже чем 5·10-5 мм рт. ст., нагревают до температуры 350-400°C и выдерживают при данной температуре в течение 1,0-2,0 часов. После этого колбу охлаждают до комнатной температуры, напускают в нее кислород до давления 2-3 мм рт. ст. и нагревают со скоростью 200°C/час до температуры, равной 300-350°C, выдерживают колбу при данной температуре в течение 1,5 часа и затем охлаждают до комнатной температуры с той же скоростью.

Затем колбу заполняют неоном до давления 3,0 мм. рт. ст. и зажигают тлеющий разряд между изготовленным катодом и анодом. Качество изготовленных окисных покрытий катодов оценивают по уровню напряжения поддержания разряда.

Зависимость суммарной пористости окисных покрытий, сформированных на поверхности катодов из алюминия марки А99, от температуры окисления представлена на фиг. 1. Ее анализ показывает, что окисление катодов, осуществляемое по предлагаемому способу, обеспечивает минимальную пористость покрытий при их толщине, равной 20-25 нм. Данное обстоятельство способствуют повышению устойчивости поверхности холодных катодов в газовом разряде (сквозная пора - участок катода, подвергающийся избирательной усиленной ионной бомбардировке).

Наблюдаемый положительный эффект связан с особенностями термического окисления катодов из алюминия марки А99. При температуре окисления, меньшей 300°C, толщина покрытия не превышает 20,0 нм, что ограничивает долговечность катода. При температуре, превышающей 350°C, наблюдается резкий рост пористости покрытий. Данное обстоятельство обусловлено растрескиванием покрытий из-за их частичной кристаллизации. Выдержка заготовок катодов при максимальной температуре составляет 1,5 часа. Дальнейшее увеличение этого времени не приводит к дополнительному росту толщины покрытий и поэтому нецелесообразно.

Поддержание скорости нагрева заготовок катодов меньшей 200°C/час приводит к увеличению продолжительности процесса. Увеличение же скорости нагрева заготовок в диапазоне от 210 до 250°C/час сопровождается дополнительным ростом пористости покрытий на 3-10% из-за возникающих в них внутренних напряжений.

Прямые испытания предлагаемых холодных катодов из химически чистого алюминия в активных элементах гелий-неоновых лазеров показали увеличение времени их стабильной работы на 45-50%.

Способ изготовления холодного катода гелий-неонового лазера, включающий нагрев заготовок катода из алюминия в вакууме не ниже 5·10 мм рт.ст. и последующее термическое окисление ее поверхности, отличающийся тем, что заготовку катода из химически чистого алюминия нагревают в кислороде со скоростью 200°С/час до температуры, равной 300-350°С, выдерживают при данной температуре в течение 1,5 часа и затем охлаждают до комнатной температуры с той же скоростью.
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНОГО КАТОДА ГЕЛИЙ-НЕОНОВОГО ЛАЗЕРА
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХОЛОДНОГО КАТОДА ГЕЛИЙ-НЕОНОВОГО ЛАЗЕРА
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 41-50 из 95.
10.04.2015
№216.013.3e90

Способ выявления наличия дефектов узлов и агрегатов автомобиля в реальном времени и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области диагностики, в частности к вибродиагностике, и может быть использована для выявления наличия дефектов в узлах и агрегатах автомобиля. Способ заключается в том, что виброакустический сигнал усиливают, фильтруют, дискретизируют по времени. Затем на каждом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547504
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.04.2015
№216.013.420b

Устройство для неразрушающей дифференциальной векторной трехмерной магнитоскопии

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, представляет собой устройство для измерения магнитных полей и может быть использовано для неразрушающего контроля внутренней структуры ферромагнитных объектов. Устройство содержит множество плоских круглых измерительных контуров,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548405
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.4419

Устройство измерения пространственно неоднородного постоянного или меняющегося во времени магнитного поля

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой многоканальное устройство измерения пространственно неоднородного магнитного поля и может быть использовано при регистрации исходных данных, необходимых для построения диаграммы распределения магнитного поля. Устройство состоит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548931
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.4509

Способ стабилизации параметров высоковольтных импульсов

Изобретение относится к газоразрядной технике, в частности к схемам генераторов высоковольтных импульсов с газоразрядным коммутатором тока и индуктивным накопителем энергии, и может быть использовано при создании генераторов высоковольтных импульсов со стабильными параметрами. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549171
Дата охранного документа: 20.04.2015
27.04.2015
№216.013.4670

Способ управления газоразрядной индикаторной панелью постоянного тока

Изобретение относится к области приборов тлеющего разряда с холодным катодом, в частности к газоразрядным индикаторным панелям постоянного тока и методам их управления. Способ включает в себя нагрев газоразрядных индикаторных панелей постоянного тока, возбуждение и поддержание разряда в их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549536
Дата охранного документа: 27.04.2015
10.05.2015
№216.013.4973

Полупроводниковый диод с отрицательным сопротивлением

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники. В диоде с отрицательным дифференциальным сопротивлением согласно изобретению объединены два комплементарных полевых транзистора в единую вертикальную структуру с параллельно расположенными каналами, между которыми образуется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550310
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.05.2015
№216.013.4978

Доплеровский фазометр пассивных помех

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения доплеровских сдвигов фазы пассивных помех; может быть использовано в адаптивных устройствах режектирования пассивных помех для измерения тригонометрических функций (косинуса и синуса) текущих значений доплеровской фазы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550315
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.06.2015
№216.013.55a9

Способ обнаружения траектории маневрирующего объекта

Предлагаемое изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационной технике для обнаружения траектории маневрирующего объекта. Достигаемый технический результат изобретения - повышение вероятности обнаружения траектории маневрирующего объекта. Указанный результат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553459
Дата охранного документа: 20.06.2015
20.07.2015
№216.013.6376

Способ и устройство разделения ионов по удельному заряду с преобразованием фурье

Изобретение относится к области масс-анализа вещества высокого разрешения и может быть использовано для улучшения аналитических и коммерческих характеристик масс-спектрометрических приборов с преобразованием Фурье. Способ состоит в создании периодических колебаний ионов по осям X и Y под...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002557009
Дата охранного документа: 20.07.2015
10.08.2015
№216.013.6bd3

Металлополупроводниковый прибор

Изобретение относится к области магнитоэлектроники, а именно к преобразователям магнитного поля в электрический сигнал, и может быть использовано в различных электронных устройствах, предназначенных для усиления и генерации электрических сигналов, кроме того, может использоваться для защиты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559161
Дата охранного документа: 10.08.2015
Показаны записи 41-50 из 114.
27.02.2015
№216.013.2bf7

Способ масс-анализа с преобразованием фурье

Изобретение относится к области масс-спектрометрии высокого разрешения. Технический результат - улучшение масс-габаритных и эксплуатационных характеристик масс-спектрометров с преобразованием Фурье путем повышения давления в измерительных ячейках. Способ обеспечивает n-кратное сокращение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002542723
Дата охранного документа: 27.02.2015
10.04.2015
№216.013.3c77

Способ измерения угловых координат воздушных целей с помощью доплеровской рлс

Изобретение относится к радиолокации, а именно к радиолокационным станциям (РЛС) наблюдения за воздушной обстановкой, работающим в режиме узкополосной доплеровской фильтрации. Технический результат направлен на однозначное измерение угловых координат обнаруженных воздушных целей в зоне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546967
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3c8c

Обнаружитель-измеритель радиоимпульсных сигналов

Изобретение относится к радиолокации и предназначено для обнаружения когерентно-импульсных неэквидистантных радиосигналов и измерения радиальной скорости движущегося объекта. Достигаемый технический результат - повышение точности измерения. Указанный результат достигается тем, что...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546988
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3d37

Фазометр радиоимпульсных сигналов

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения доплеровских сдвигов фаз (радиальной скорости объекта) неэквидистантных когерентно-импульсных радиосигналов на фоне шума; может быть использовано в радиолокационных и навигационных системах для однозначного измерения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547159
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3e90

Способ выявления наличия дефектов узлов и агрегатов автомобиля в реальном времени и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области диагностики, в частности к вибродиагностике, и может быть использована для выявления наличия дефектов в узлах и агрегатах автомобиля. Способ заключается в том, что виброакустический сигнал усиливают, фильтруют, дискретизируют по времени. Затем на каждом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547504
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.04.2015
№216.013.420b

Устройство для неразрушающей дифференциальной векторной трехмерной магнитоскопии

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, представляет собой устройство для измерения магнитных полей и может быть использовано для неразрушающего контроля внутренней структуры ферромагнитных объектов. Устройство содержит множество плоских круглых измерительных контуров,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548405
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.4419

Устройство измерения пространственно неоднородного постоянного или меняющегося во времени магнитного поля

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой многоканальное устройство измерения пространственно неоднородного магнитного поля и может быть использовано при регистрации исходных данных, необходимых для построения диаграммы распределения магнитного поля. Устройство состоит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548931
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.4509

Способ стабилизации параметров высоковольтных импульсов

Изобретение относится к газоразрядной технике, в частности к схемам генераторов высоковольтных импульсов с газоразрядным коммутатором тока и индуктивным накопителем энергии, и может быть использовано при создании генераторов высоковольтных импульсов со стабильными параметрами. Технический...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549171
Дата охранного документа: 20.04.2015
27.04.2015
№216.013.4670

Способ управления газоразрядной индикаторной панелью постоянного тока

Изобретение относится к области приборов тлеющего разряда с холодным катодом, в частности к газоразрядным индикаторным панелям постоянного тока и методам их управления. Способ включает в себя нагрев газоразрядных индикаторных панелей постоянного тока, возбуждение и поддержание разряда в их...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002549536
Дата охранного документа: 27.04.2015
10.05.2015
№216.013.4973

Полупроводниковый диод с отрицательным сопротивлением

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники. В диоде с отрицательным дифференциальным сопротивлением согласно изобретению объединены два комплементарных полевых транзистора в единую вертикальную структуру с параллельно расположенными каналами, между которыми образуется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550310
Дата охранного документа: 10.05.2015
+ добавить свой РИД