Введение к работе
Актуальность темы. В настоящий момент в науке и технике большую роль играют технологии получения особо чистых оксидных материалов различного назначения. Они находят свое применение в технологии тонкой технической керамики, катализаторов и др. Особое место среди отраслей техники, использующих особо чистые оксидные материалы, занимает электронная техника. Используемые здесь оксидные материалы имеют весьма различные электрофизические и эксплуатационные характеристики и применяются в различных электровакуумных приборах РВП) различного назначения, в частности, в качестве термоэмиссионных материалов. Наиболее распространенным термоэмисснонным материалом. являются смешанные оксиды щелочноземельных металлов (ЩЗМ)(бария, стронция и кальция). Имеются многочисленные литературные данные по методикам изготовления, формирования структуры и физико-химическим свойствам, а также практическому применению оксидов
щзм.
Но, несмотря на это, в до сих пор остается нерешенным вопрос получения оксидных материалов с заданными свойствами, отвечающими требованиям, вытекающим из специфики формирования и эксплуатации термоэмиттера, и зависящими от типа ЭВП. Особую роль здесь играет получение тонких слоев оксидных покрытий, состоящих ігз однородных кристаллитов.
В современных технологиях получения смешанных оксидов ЩЗМ дая изготовления оксидных катодов используют в основном методы термического разложения карбонатов щелочноземельных металлов. Альтернативным вариантом изготовления оксидного катода является изготовление его на основе оксалатов ЩЗМ. Использование оксалатов [1] позволяет существенно снизить температуру формирования оксидного слоя за счет значительно более низкой температуры разложения оксалатов ЩЗМ, уменьшив при этом испарение эмнсснонно-активного материала, что может привести к увеличению срока службы оксидного катода.
Цель работы - получение эмиссионно-активного материала нового топа с более низкой температурой формирования и повышенными термоэмиссионными характеристиками, сочетающего свойства эмиссионно-активных материалов но основе карбонатов и на основе оксалатов ЩЗМ.
Научная новизна
-
Впервые разработаны эмиссиошю-активные материалы, включающие в себя сложные оксалаты - карбонаты бария и стронция (Ba,Sr)(C204,C03).
-
Впервые в качестве среды для осаждения (Ва, Sr)(C204, СОэ) использованы смешанные растворители вода - диоксан и вода -ацетон.
-
Впервые произведено систематическое исследование влияния условий синтеза индивидуальных и смешанных оксалатов ЩЗМ на фазовый состав (методом рентгенофазового анализа) и электрофизические характеристики (методом измерения катодного падения потенциала) эмиссиошю-активных материалов на основе полученных соединений ЩЗМ.
-
Исследован фазовый состав индивидуальных оксалатов бария, стронцію и кальция, синтезированных по методике, используемой в аналитической химии для определения кальция [2] и показано, что данная методика позволяет осуществлять количественное осаждение не только кальция, но и остальных щелочноземельных металлов и, кроме того, позволяет получать их осадки, однородные по своим фазовым характеристикам.
-
Исследован фазовый состав двойного оксалата бария и стронция, синтезированного из водного раствора различной концентрации и рН, используя различные исходные вещества и выявлена зависимость их фазового состава от этих факторов, а также выявлены оптимальные условия получения наиболее однородных по фазовому составу образцов.
-
Проведено систематическое исследование фазового состава индивидуальных оксалатов бария и стронция, синтезированных из смешанного растворителя вода - диоксан различных составов и выявлена возможность направленного влияния на их свойства путем осаждения из смешанного растворителя.
-
Исследован фазовый состав и электрофизические характеристики двойного оксалата бария и стронция и тройного оксалата бария, стронция и кальция, синтезированного из смешанного растворителя вода - диоксан различного состава и выявлена возможность направленного воздействия на фазовый состав и эмиссионные характеристики получаемого на их основе оксидного эмисснонно-активного материала, а также определены оптимальные условия синтеза для получения наилучших термоэмиссионных свойств.
-
Исследован фазовый состав индивидуальных оксалатов карбонатов бария и стронция, синтезированных из водных и смешанных растворителей при различных соотношениях оксалат -карбонат и определены оптимальные условия получения наиболее однородных по фазовому составу образцов как из водных, так и из смешанных растворителей.
9. Исследован фазовый состав и электрофизические характернстаки двойных оксалатов - карбонатов бария и стронция, синтезированных из водных и смешанных растворителей различных составов, выявлена их зависимость от условий синтеза, определены условия получения материалов с наиболее высокими эмиссионными характеристиками и предложены эмнссионно-активные материалы на основе оксалатов - карбонатов. Предложена технологическая схема получения эмнссионно-активного материала на основе двойных оксалатов - карбонатов бария и стронция.
Практическая ценность работы.
-
Детально исследован фазовый состав осадков оксалатов ЩЗМ, синтезированных из различных растворителей и при различных условиях.
-
Предложен принципиально новый эмиссионно-активный материал с улучшенными термоэмисснонными свойствами п разработана методика его получения.
Апробация работы.
Результаты работы доложены па I Международной конференции «Актуальные проблемы химии, химической технологии, и химического образования «Химия-97»»(г. Иваново, 1997г.) и на II Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы химии и химической технологии «Химия-99»»(г. Иваново, 1999г.)
Публикации. По результатам работы опубликовано 4 статьи, тезисы 2 докладов на научных конференциях и получено положительное решение о выдаче патента Российской федерации.
Объем и структура диссертации. Диссертация представлена на 135 страницах, содержит 8 таблиц, 54 рисунка, 87 источников литературы. Она состоит из 3 глав, включающих введение, обзор научно-технической литературы, методики проведения исследований, результаты исследований индивидуальных и смешанных оксалатов ЩЗМ, результаты исследований индивидуальных и смешанных оксалатов-карбонатов ЩЗМ, общие выводы по работе и перечень использованных литературных источников.
