[发明专利]用于钡-钪酸盐扩散阴极的靶

说明书

技术领域

本发明涉及钡-钪酸盐(scandate)扩散(dispenser)阴极或其它钡-钪酸盐材料的制作的领域。特别地，本发明涉及在钡-钪酸盐扩散阴极的制作中使用的用于物理薄膜沉积的靶材料，由这种靶材料制成的靶，这种靶材料在钡-钪酸盐扩散阴极的制作中的用途，制作钡钪酸盐扩散阴极的方法，以及用于制作在钡-钪酸盐扩散阴极的制作中使用的用于物理薄膜沉积的这种靶的方法。

背景技术

借助激光消融沉积(LAD)或诸如溅射的其它物理沉积方法，使用合适的靶制作有高电子发射能力的高发射性顶层钡-钪酸盐扩散阴极，其中通常目的是得到稳定的靶以允许可再现的和可靠的制备。

这种扩散阴极被用在或者可以用在特别是用于电子束光刻的各种真空管，而且被用在或者可以用在电视用阴极射线管、高频管、微波管、X射线管、热离子转换器等。顶层钡-钪酸盐阴极典型地含有表面络合物形式的以及在基质基体(例如钨W)上和/或中(作为浸渍剂)的扩散化合物形式的钡Ba和钪Sc以及氧O，其中顶部涂层进一步含有例如铼Re的合适金属。利用这种扩散阴极，在浸渍剂与基质基体的界面反应期间产生原子Ba，其中所产生的Ba通过较缓慢的表面扩散以及扩散通过固态基体而到达外层中的Sc₂O₃粒子。

例如先前已经在EP0757370A1、DE19828729A1和DE19961672A1中描述了用于制作这种阴极以及这种阴极的构成和结构的方法，所述阴极在大约1030℃的真实温度能够供应300-400A/cm²的饱和电子发射电流密度。

用于LAD或其它类似薄膜沉积方法(提供超精细粒子或紧凑层)的某些传统靶材料涉及的问题在于，对于可再现制造大量上述阴极而言，相应靶表现出不足的机械稳定性。

传统扩散阴极的一个示例包括在W基体上的第一中间LAD层，该第一中间LAD层由4BaO.CaO.Al₂O₃.ySc₂O₃(0.2<y<1)组成(参考例如DE19828729A1)。与用于其它层的Re和Sc₂O₃靶相比，已知的靶证明是有问题的。然而，非常期望提供这种中间层，从而在提升的温度在初始阴极活化期间获得足够数量的高发射性{Ba,Sc,O}表面络合物。

对于传统扩散阴极，提供了活化过程，在该活化过程期间，典型地在超高真空下且在高于阴极的平常操作温度的温度下，从在中间层中提供的Sc₂O₃和BaO的反应和/或从Sc₂O₃和原子Ba产生高发射性{Ba,Sc,O}表面络合物(更具体地指这样的表面层，其含有含(Ba,Sc,O)的络合物，厚度为10至500nm的量级)。例如，对于热离子铼-钡-钪酸盐阴极的情形，在2小时的初始活化过程之后，直至最后达到大约300至400A/cm²的饱和发射i_10%，观察到大约100小时的较长附加活化阶段。

上文提到的平常操作温度在这种情况下为大约965℃_Mo-Br(Mo-Br=钼亮度=辐射温度)，这是在阴极单元的Mo帽上利用高温计测量的，其中965℃_Mo-Br对应于大约1033℃的真实温度。

期望减小或者甚至彻底避免在初始活化过程之后的附加活化阶段，即，尽可能快地获得最佳发射，同时在阴极的寿命(>5000小时)中始终维持该最佳发射。

发明内容

在钡-钪酸盐扩散阴极的上下文中，本发明的一个目的是提供一种中间层以允许这种减小或省略该附加活化阶段，同时用于借助物理薄膜沉积产生这种中间层的靶是足够稳定，特别是在机械方面，并且允许可靠的和可再现的制作。在更一般的上下文中，一种目的是提供一种用于借助物理薄膜沉积产生钡-钪酸盐层的靶，该靶是足够稳定的，特别是在机械方面，并且允许可靠的和可再现的制作。