Toz metalurji yöntemi ile tungsten katot üretimi ve sinterlenmesi

Vakum tüp teknolojisi elektron hareketinin elektrik ve manyetik alanla etkileşimi temeline dayalıdır. Katotlar vakum elektronik cihazlarının elektron kaynağı olarak tasarlanırlar. Elektron demetindeki enerji elektromanyetik RF kaynağı tarafından komunikasyon, güvenlik ve savunma sanayide, ısıtma, radar, medikal ve bilimsel uygulamalar için gigahertzlerden terahertzlere varan elektromanyetik sinyale dönüştürülür. Tungsten termiyonik katotlar tungsten tozların sıkıştırılarak silindir pelet haline getirilmesi ve 2000°C nin üzerinde hidrojen atmosferinde belli süre bekletilerek sinterlenmesi ile %80 yoğunluğa ve %20 porozlu yapıya sahip olacak şekilde hazırlanırlar. Bu porozlu yapı emprenye sırasında emdirilen oksit malzemeler için depo vazifesi görür. Emprenye malzeme ise baryum oksit (BaO), kalsiyum oksit (CaO), aluminyum oksit (Al2O3) malzemelerden oluşur. Belli oranlarda baryum-kalsiyum-alumina içeren termiyonik malzemeler molar yüzdesine göre 5:3:2, 4:1:1 ve 3:1:1 oranında BaO:CaO:Al2O3 olacak şekilde sıralanır. Termiyonik katot 1000°C ile 1100°C civarında ısıtılarak çalıştırılır. Bu sırada emdirilen malzemedeki baryum yüzeye doğru nüfuz ederek elektronun termiyonik emisyonu için düşük iş fonksiyonu oluşturması için aktif bir tabaka oluşturur. Daha iyi performansta çalışan tungsten tabanlı bir termiyonik katot elde etmek için porozitenin tüm tungsten matris içinde eşit ve dengeli dağılmış olması çok büyük önem arz etmektedir. Bu yüzden porozite dağılımı en önemli parametrelerden birini teşkil etmektedir. Bu çalışma kapsamında uygun (%80) yoğunlukta ve porların homojen bir şekilde dağıldığı katot elde edilmiştir. Isıtma testinde 1050oC'ye kadar ısıtılarak tümleştirme işleminin başarıldığı ispatlanmıştır.