Монокристаллические катоды из гексаборида лантана и электроннолучевые установки технологического назначения.

Монокристалічні катоди з гексабориду лантану та електронно-променеві установки технологічного призначення
Ключевые слова
Новые вещества и материалы Машиностроение Ракетно-космическая техника Приборостроение

Описание
Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт" предлагает новые виды керамических термоэмиссионных катодов из монокристаллического гексаборида лантана, высококачественные структурно совершенные монокристаллы боридов редкоземельных металлов, а также направленно армированные керамические материалы.
Монокристаллические катоды из LaB6, используемых в приборах технологического назначения позволяют избавиться от эффектов нестабильной работы поликристаллических катодов, связанных с развитой сетью границ зерен и геометрической и химической неоднородностью поверхности, увеличить мощность и улучшить пространственно-геометрические параметры электронных пучков за посредством использования анизотропии эмиссионных свойств гексаборида лантана.
Также предлагается оригинальный дизайн и оригинальная технология изготовления катодных узлов прямого накаливания для электронно-зондового анализа с эмиттерами изготовленными из монокристаллического гексаборида лантана, которые неразъемно соединены с металлическими или керамическими токоподводами в процессе сварки и пайки, что обеспечивает стабильность и повторяемость эмиссионных и пространственно-геометрических характеристик от катода к катоду как на стадии производства, так и в процессе длительной работы.
Мы также можем производить катоды и катодно-подогревные узлы из гексаборида лантана в форме трубок, колец, стержней и других более сложных форм методами прессования и последующего спекания, плазменного напыления и высокотемпературного уплотнения предварительно очищенного монокристаллического порошка, а также с помощью сочетания монокристаллических вставок с поликристаллической матрицей.

Новизна инновации
Применение монокристаллических катодов с ориентацией эмиссионной поверхности (100) в сварочных установках без изменения дизайна и пространственно-геометрических параметров электронных пушек позволяет
• увеличить в 2-2,5 раза срок службы катодов по сравнению с поликристаллическими гарячепрессованными;
• увеличить до 20-30% резерв электронного пучка по току;
• уменьшить диаметр пучка и обеспечить стабильность его геометрических размеров во всем диапазоне изменения параметров фокусирующих устройств электронной пушки
• увеличить глубину проплавления за счет увеличения удельной мощности электронного пучка на 20-25%;
• снизить тепловую нагрузку на конструкционные элементы устройства катода и пушки в целом;
• повысить стабильность тока по поперечному диаметру электронного пучка;
• снизить термические напряжения в свариваемых материалах;
• повысить стабильность геометрических размеров и формы сварного шва.

Описание проблемы
Повышение производительности работы оборудования благодаря более длительному периоду непрерывной работы электронно-лучевых установок между заменами катодов. Повышение точности обработки благодаря более стабильным эмиссионным и пространственно-геометрическим характеристикам. Повышение энергоэффективности оборудования благодаря использованию монокристаллических катодов с ориентацией (001), имеющей наименьшую работу выхода электронов.

Стадия разработки инновации:
Разработка завершена с подтвержденными результатами

Потенциальные потребители:
Предприятия в области машиностроения и металлообработки Украины (Мотор сич, Южмаш, ЗАЗ-Дэу, Зоря-Машпроект; опытный завод сварочного оборудования, опытный завод сварочных материалов, опытный завод спецэлектрометаллургии института электросварки им.Е.О. Патона НАН Украины, SELMI, SEO) и зарубежные производители и потребители электронно-лучевого оборудования

Альтернативная сфера применения:
Экология;
Медицина:
• томография,
• фармакология,
• производство изотопов.