THESE VF 06.11.2007 2

ETUDE IN SITU DES FACTEURS PHYSIQUES

ET CHIMIQUES DE SURFACE RESPONSABLES

DE L’EMISSION ELECTRONIQUE DES CATHODES

A OXYDE ET SUPER OXYDES POUR TELEVISEURS

Thèse de Doctorat - Discipline : Sciences - Spécialité : Chimie-Physique

Institut Carnot de Bourgogne - Département Nanosciences – Equipe Surfaces et Interfaces d'Oxydes Métalliques

UFR Sciences et Techniques - Ecole doctorale CARNOT

Le tube cathodique de télévision

Ampoule de verre sous vide

Déviateur Canon à électrons

Ecran

Vincent Fetzer Introduction 06/11/2007 page n° 2


Le canon à électrons Thomson VECTOR

Cathode

Embase

Filament

Grille G6 30kV

Grille G4 1kV Grille G5 10kV Grille G3 10kV Grille G2 1kV

Grille G1 0kV

10 mm


La cathode à oxyde Thomson

Emission électronique Revêtement émissif (Ba,Sr,Ca)O

Métal de base Ni - 4% W

Jupe (NiCr)

Filament (W recouvert d’alumine)

1100 K

F. Poret

A. Monterrin

1 mm

1 mm


Fabrication du revêtement émissif

Le revêtement émissif est déposé sur la cathode sous forme de

carbonate triple : (Ba,Sr,Ca)CO3

La transformation du carbonate en oxyde est réalisée in-situ

une fois le tube de télévision scellé : activation

Le revêtement émissif (Ba,Sr,Ca)O est très sensible à l’atmosphère

Amélioration : cathode super-oxydes

dopage de l’ordre d’une centaine de ppm de zirconium


Problématique :

Valider sur le plan expérimental les améliorations apportées par Thomson Genlis à sa dernière génération de cathodes super-oxydes

Besoins :

Amélioration des performances émissives des cathodes à oxyde

Appréhension et compréhension des phénomènes physiques et chimiques de surface liés à l’émission électronique des cathodes à oxyde

Moyens :

Améliorer et optimiser un outil d’analyse original permettant l’étude des cathodes en reproduisant fidèlement leurs conditions de fonctionnement

Objectif :

Meilleure compréhension des mécanismes de l’émission électronique pour renforcer la maîtrise des matériaux et des procédés

Proposition et validation d’un modèle du fonctionnement de la cathode

Vincent Fetzer Plan 06/11/2007 page n° 7

Introduction et contexte de l’étude

1 Le revêtement émissif de la cathode à oxyde

2 Facteurs physiques et chimiques liés à l’émission électronique

Conclusion

3 Présentation du modèle déduit

Vincent Fetzer Le revêtement émissif de la cathode à oxyde 06/11/2007 page n° 8

Morphologie du revêtement de carbonates

⇒  Aiguilles de 5 µm à 10 µm de longueur, de 0.5 µm à 1.5 µm de diamètre

⇒  Porosité élevée

x 50

x 10

000

x 25

00

x 50

0

x 50

x 10

000

x 25

00

x 50

0

80 µm

500 µm

10 µm 2 µm

50 µm


Porosité et masse volumique du revêtement émissif

⇒ Porosité général du revêtement ~ 75%

⇒ Masse volumique du revêtement sur une cathode : 1.04 g.cm-3

⇒  Les aiguilles de carbonate triple ne présentent pas de nano porosité

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,0010,010,11101001000

Intrusion

dV/dD

Volu

me

de m

ercu

re (m

L.g-1

) Fonction dérivée (mL.g

-1/µm)

Diamètre des pores (µm)

5 µm


Structure cristalline du revêtement émissif N

ombr

e de

cou

ps

20 30 60 50 40 2 θ (°)

(Ba,Sr,Ca)CO3

T = 308 K

6000

4000

8000

2000

0

9000

10000

(Ba,Sr,Ca)CO3

Operations: ImportSrCO3 lot C175 5-12-02 - File: SrCO3.RAW - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 120.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 3.0 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 2 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Phi: 0.00 °Operations: Y Scale Mul 2.500 | ImportC:\UTILISATEURS\Esirem\PFE 2002\thomson at\BaCO3.RAW - File: BaCO3 (28-11-02).RAW - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 120.010 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 2.0 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: Operations: Background 1.000,1.000 | Y Scale Mul 6.250 | Y Scale Mul 2.000 | Import(Ba,Sr,Ca)CO3 - File: 66h.RAW - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 65.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: 95.0 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 2 s - 2-Theta: 15.000 ° - Theta: 7.500 ° - Phi: 0.00 ° - Aux1: 0.0

Lin

(Cps

)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

2-Theta - Scale16 20 30 40 50

Nom

bre

de c

oups

20 30 50 40 2 θ (°)

(Ba,Sr,Ca)CO3

BaCO3

SrCO3

T = 308 K

6000

4000

8000

2000

0

12000

10000

⇒  Composé monophasé, système orthorhombique,

paramètres de maille : a = 6.27 Å, b = 5.11 Å, c = 8.78 Å

Nom

bre

de c

oups

20 30 50 40 2 θ (°)

6000

4000

8000

2000

0


Composition chimique de surface

⇒ Utilisation et optimisation d’un équipement d’analyse de surface original en technologie ultravide

⇒ Analyse de surface : spectroscopie d’électrons Auger

⇒ Etablissement des protocoles expérimentaux afin de permettre l’étude du matériau dans les conditions les plus proches de celles du tube cathodique

⇒ porte-échantillon spécifique permettant d’analyser des cathodes de la production

Thomson dans leur condition de fonctionnement : 1100 K

⇒ Testeur d’émission électronique : ‘‘Diode Tester’’

⇒ Détection des espèces s’évaporant : spectrométrie de masses


Présentation de l’appareil d’analyse


Composition chimique de surface du carbonate triple

⇒ Présence des éléments Ba, Sr, Ca, O et C

⇒ Analyse possible sans perturber la surface de l’échantillon

Sr (MNN) 110 eV

C (KLL) 260 eV

Ca (LMM) 290 eV

O (KLL) 510 eV

Ba (MNN) 590 eV


Composition chimique de surface du carbonate triple

⇒ Excès de C et déficit d’O

⇒ Composition chimique de surface proche de celle du volume

% atom. Surface Volume

Baryum 8 ± 1 9.8 ± 0.1

Strontium 7 ± 1 8.9 ± 0.1

Calcium 1 ± 1 1.3 ± 0.01

Oxygène 49 ± 5 60 ± 0.6

Carbone 35 ± 3 20 ± 0.2

% atom. Surface Volume

Baryum 51 ± 5 48.9 ± 0.5

Strontium 42 ± 4 44.4 ± 0.4

Calcium 7 ± 1 6.7 ± 0.1

⇒ Composition chimique de surface des cations semblable à celle du

volume


Phase d’activation

⇒ Rendre pleinement émissif le revêtement de la cathode

⇒  L’activation est constituée de deux phases :

-  décomposition thermique entraînant une perte de CO2 :

(Ba,Sr,Ca)CO3 (s) → (Ba,Sr,Ca)O (s) + CO2 (g)

-  débit électronique à haute température pour générer du baryum libre :

#1 : effet des réducteurs présents dans le métal de base

#2 : décomposition de l’oxyde sous l’effet du champ électrique


Analyse thermo-gravimétrique de la décomposition du carbonate

⇒ La réaction de décomposition est totale

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

400 600 800 1000 1200

BaCO3

SrCO3

CaCO3

(Ba,Sr)CO3

(Ba,Sr,Ca)CO3

(Ba,Sr,Ca)CO3+Zr

BaC

O3

T (K)

m BaCO3m (Ba,Sr)CO3m (Ba,Sr,Ca)CO3m (Ba,Sr,Ca)CO3+Zrm SrCO3m CaCO3

Mas

se (%

)

100

50

60

70

80

90

11230,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

400 600 800 1000 1200

BaCO3

SrCO3

CaCO3

(Ba,Sr)CO3

(Ba,Sr,Ca)CO3

(Ba,Sr,Ca)CO3+Zr

BaC

O3

T (K)


Mas

se (%

)

100

50

60

70

80

90

11230,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

400 600 800 1000 1200

BaCO3

SrCO3

CaCO3

(Ba,Sr)CO3

(Ba,Sr,Ca)CO3

(Ba,Sr,Ca)CO3+Zr

BaC

O3

T (K)


Mas

se (%

)

100

50

60

70

80

90

1123

m (Ba,Sr,Ca)CO3+Zr

-0,001

0

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006

0,007

400 600 800 1000 1200

d(m[BaCO3])/dT

d(m[SrCO3])/dT

d(m[CaCO3])/dT

d(m[Ba,SrCO3])/dT

d(m[(Ba,Sr,Ca)CO3])/dT

d(m[(Ba,Sr,Ca)CO3+Zr])/dT

d(m

[BaC

O3]

)/dT

T (K)

d(M

asse

)/dT

( mg/

K)

(uni

té a

rbitr

aire

)

(Ba,Sr,Ca)CO3 (Ba,Sr,Ca)CO3+Zr (Ba,Sr)CO3 BaCO3 SrCO3 CaCO3

900 K 819 K

897 K

1020 K

1018 K

916 K

914 K

1033 K

1024 K

788 K

789 K

1123

⇒ Décompositions successives du carbonate triple

P = 10-5 Pa

BaCO3 [002]

Operations: Y Scale Add 200 | X Offset 0.318 | X Offset 0.000 | Y Scale Add 800 | Background 1.000,1.000BaCO3 [048] - File: d8_cabour77 [048].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step:

Operations: Y Scale Add 200 | X Offset 0.304 | X Offset 0.000 | Y Scale Add 600 | Strip kAlpha2 0.500 | BaBaCO3 [042] - File: d8_cabour77 [042].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: Y Scale Add 200 | X Offset 0.318 | X Offset 0.345 | X Offset 0.304 | X Offset 0.258 | Y Scale AdBaCO3 [040] - File: d8_cabour77 [040].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: Y Scale Add 200 | X Offset 0.304 | X Offset 0.258 | Y Scale Add 200 | Y Scale Add -1000 | Y SBaCO3 [038] - File: d8_cabour77 [038].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: Y Scale Add 200 | X Offset 0.150 | Strip kAlpha2 0.500 | Background 1.000,1.000 | Import [002BaCO3 [002] - File: d8_cabour77 [002].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step:

Lin

(Cou

nts)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

2200

2300

2-Theta - Scale16 20 30 40 50 60 70

Nom

bre

de c

oups

(uni

té a

rbitr

aire

)

20 30 60 50 70 40 2 θ (°)

BaCO3

BaO T = 1173 K

T = 308 K

T = 1098 K

T = 1073 K

T = 1048 K

BaCO3 [002]

00-001-0746 (N) - Barium Oxide - BaO - Y: 14.92 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 5.53900 - b 5.53900-045-1471 (*) - Witherite, syn - BaCO3 - Y: 45.08 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 6.4330Operations: Y Scale Add 200 | X Offset 0.318 | X Offset 0.000 | Y Scale Add 800 | Background 1.000,1.000BaCO3 [048] - File: d8_cabour77 [048].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step:

Operations: Y Scale Add 200 | X Offset 0.304 | X Offset 0.000 | Y Scale Add 600 | Strip kAlpha2 0.500 | BaBaCO3 [042] - File: d8_cabour77 [042].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: Y Scale Add 200 | X Offset 0.318 | X Offset 0.345 | X Offset 0.304 | X Offset 0.258 | Y Scale AdBaCO3 [040] - File: d8_cabour77 [040].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: Y Scale Add 200 | X Offset 0.304 | X Offset 0.258 | Y Scale Add 200 | Y Scale Add -1000 | Y SBaCO3 [038] - File: d8_cabour77 [038].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: Y Scale Add 200 | X Offset 0.150 | Strip kAlpha2 0.500 | Background 1.000,1.000 | Import [002BaCO3 [002] - File: d8_cabour77 [002].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step:

Lin (C

ounts)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

1800

1900

2000

2100

2200

2300

2-Theta - Scale16 20 30 40 50 60 70

BaCO3 → BaO + CO2


Analyse DRX de la décomposition du carbonate SrCO3 [001]

Operations: Y Scale Add 1000 | X Offset -0.086 | Y Scale Add 4000 | Strip kAlpha2 0.500 | Background 1.0SrCO3 [049] - File: d8_cabour76 [049].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step:

Operations: Y Scale Add 1000 | X Offset -0.183 | Y Scale Add 3000 | Strip kAlpha2 0.500 | Background 1.0SrCO3 [035] - File: d8_cabour76 [035].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: Y Scale Add 1000 | X Offset -0.226 | X Offset -0.237 | X Offset -0.222 | X Offset -0.262 | Y ScalSrCO3 [033] - File: d8_cabour76 [033].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: Y Scale Add 1000 | X Offset -0.333 | X Offset -0.320 | X Offset -0.346 | X Offset -0.359 | X OffsSrCO3 [031] - File: d8_cabour76 [031].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: Y Scale Add 1000 | X Offset 0.021 | X Offset 0.011 | X Offset 0.032 | Strip kAlpha2 0.500 | BacSrCO3 [001] - File: d8_cabour76 [001].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step:

Lin

(Cou

nts)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

11000

12000

13000

14000

2-Theta - Scale15 20 30 40 50 60 70

Nom

bre

de c

oups

(uni

té a

rbitr

aire

)

20 30 60 50 70 40 2 θ (°)

SrCO3

SrO T = 1173 K

T = 308 K

T = 998 K

T = 973 K

T = 948 K

SrCO3 [001]

00-006-0520 (*) - Strontium Oxide - SrO - Y: 25.77 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 5.16000 - b 5.1600-005-0418 (*) - Strontianite, syn - SrCO3 - Y: 126.05 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 5.10Operations: Y Scale Add 1000 | X Offset -0.086 | Y Scale Add 4000 | Strip kAlpha2 0.500 | Background 1.0SrCO3 [049] - File: d8_cabour76 [049].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step:

Operations: Y Scale Add 1000 | X Offset -0.183 | Y Scale Add 3000 | Strip kAlpha2 0.500 | Background 1.0SrCO3 [035] - File: d8_cabour76 [035].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: Y Scale Add 1000 | X Offset -0.226 | X Offset -0.237 | X Offset -0.222 | X Offset -0.262 | Y ScalSrCO3 [033] - File: d8_cabour76 [033].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: Y Scale Add 1000 | X Offset -0.333 | X Offset -0.320 | X Offset -0.346 | X Offset -0.359 | X OffsSrCO3 [031] - File: d8_cabour76 [031].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: Y Scale Add 1000 | X Offset 0.021 | X Offset 0.011 | X Offset 0.032 | Strip kAlpha2 0.500 | BacSrCO3 [001] - File: d8_cabour76 [001].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step:

Lin (C

ounts)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

11000

12000

13000

14000

2-Theta - Scale15 20 30 40 50 60 70

SrCO3 → SrO + CO2

CaCO3 [001]

Operations: X Offset 0.054 | X Offset 0.043 | X Offset 0.032 | Y Scale Add 5000 | Strip kAlpha2 0.500 | BacCaCO3 [049] - File: d8_cabour75 [049].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step:

Operations: X Offset 0.043 | X Offset 0.011 | Y Scale Add 1000 | Y Scale Add 3000 | Strip kAlpha2 0.500 | CaCO3 [027] - File: d8_cabour75 [027].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: X Offset 0.032 | X Offset 0.021 | X Offset 0.032 | Y Scale Add 3000 | Strip kAlpha2 0.500 | BacCaCO3 [025] - File: d8_cabour75 [025].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: X Offset 0.032 | Y Scale Add 2000 | Strip kAlpha2 0.500 | Background 1.000,1.000 | Import [02CaCO3 [023] - File: d8_cabour75 [023].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: X Offset 0.032 | X Offset 0.043 | Y Scale Add 1000 | Strip kAlpha2 0.500 | Background 1.000,1CaCO3 [001] - File: d8_cabour75 [001].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step:

Lin

(Cou

nts)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

2-Theta - Scale16 20 30 40 50 60 70

Nom

bre

de c

oups

(uni

té a

rbitr

aire

)

20 30 60 50 70 40 2 θ (°)

CaCO3

CaO T = 1173 K

T = 308 K

T = 898 K

T = 873 K

T = 848 K

CaCO3 [001]

00-037-1497 (*) - Lime, syn - CaO - Y: 160.69 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Cubic - a 4.81059 - b 4.81059 00-005-0586 (*) - Calcite, syn - CaCO3 - Y: 248.46 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 4.989Operations: X Offset 0.054 | X Offset 0.043 | X Offset 0.032 | Y Scale Add 5000 | Strip kAlpha2 0.500 | BacCaCO3 [049] - File: d8_cabour75 [049].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step:

Operations: X Offset 0.043 | X Offset 0.011 | Y Scale Add 1000 | Y Scale Add 3000 | Strip kAlpha2 0.500 | CaCO3 [027] - File: d8_cabour75 [027].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: X Offset 0.032 | X Offset 0.021 | X Offset 0.032 | Y Scale Add 3000 | Strip kAlpha2 0.500 | BacCaCO3 [025] - File: d8_cabour75 [025].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: X Offset 0.032 | Y Scale Add 2000 | Strip kAlpha2 0.500 | Background 1.000,1.000 | Import [02CaCO3 [023] - File: d8_cabour75 [023].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step: Operations: X Offset 0.032 | X Offset 0.043 | Y Scale Add 1000 | Strip kAlpha2 0.500 | Background 1.000,1CaCO3 [001] - File: d8_cabour75 [001].raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 15.000 ° - End: 74.995 ° - Step:

Lin (C

ounts)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

2-Theta - Scale16 20 30 40 50 60 70

CaCO3 → CaO + CO2

Nom

bre

de c

oups

15 20 30 40 50 60 70

2 θ (°)

Températures

des paliers (K)

300 K

700 K

800 K

900 K

400 K

500 K

600 K

Nom

bre

de c

oups

15 20 30 40 50 60 70

2 θ (°)

Températures

des paliers (K)

300 K

700 K

800 K

900 K

400 K

500 K

600 K

Nom

bre

de c

oups

15 20 30 40 50 60 70

2 θ (°)

Températures

des paliers (K)

300 K

700 K

800 K

900 K

400 K

500 K

600 K

(Ba,Sr,Ca)CO3 à BaO + SrO + CaO + CO2

300 500 700 900 1100

1

2

3

4

Esp

èces

en

prés

ence

773

K

873

K

998

K

1048

K

1173

K

773

K

873

K

998

K

898

K

1173

K

(Ba,Sr,Ca)CO3

(Ba,Sr,Ca)CO3

(Ba,Sr,Ca)CO3 BaO

SrO

CaO

300 500 700 900 1100

1

2

3

4

BaCO3

SrCO3

CaCO3

300 500 700 900 1100

1

2

3

4

1173

K

Température (K)77

3 K

873

K

823

K

300 500 700 900 1100

1

2

3

4

Esp

èces

en

prés

ence

773

K

873

K

998

K

1048

K

1173

K

773

K

873

K

998

K

898

K

1173

K

(Ba,Sr,Ca)CO3

(Ba,Sr,Ca)CO3

(Ba,Sr,Ca)CO3 BaO

SrO

CaO

300 500 700 900 1100

1

2

3

4

BaCO3

SrCO3

CaCO3

300 500 700 900 1100

1

2

3

4

1173

K

Température (K)77

3 K

873

K

823

K

Cellule spécifique : P = 10-5 Pa


Composition chimique de surface après activation à température ambiante

⇒ Disparition du massif du carbone : décomposition totale du carbonate

Sr (MNN)

C (KLL) Ca (LMM)

O (KLL)

Ba (MNN)

Avant activation (Ba,Sr,Ca)CO3

Après activation (Ba,Sr,Ca)O


Composition chimique de surface après activation à température ambiante

⇒ Environnement chimique de l’oxygène

O (KLL)

Avant activation Après activation

⇒  Enrichissement en baryum après activation

Ba (MNN)

Avant activation Après activation


Composition chimique de surface après activation à 1100 K

⇒ aucun élément de contamination en surface

Sr (MNN)

Ca (LMM) O (KLL) Ba (MNN)

1100 K (Ba,Sr,Ca)O

Température ambiante (Ba,Sr,Ca)O

% atom. température

ambiante 1100 K

Baryum 19 ± 2 19 ± 2

Strontium 21 ± 2 24 ± 2

Calcium 3 ± 1 2 ± 1

Oxygène 57 ± 2 55 ± 2


Introduction



Conclusion


Vincent Fetzer Facteurs physiques et chimiques liés à l’émission électronique 06/11/2007 page n° 22

1

10

100

1000

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

1045 K

Inte

nsité

(mA

)

Tension anode (V)

Inte

nsité

(mA

)

Tension anode (V) 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150

1100 K

1

10

100

1000

Courbe de Schottky

Caractérisation de l’émissivité électronique des cathodes

Régime de charge d’espace : Loi de Child-Langmuir

Régime de saturation : Loi de Schottky

J0 (T)

V

J

d

T

ζ =

t impulsion

période

Taux de travail :

2

23

61033.2dVJ −∗=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∗

∗= dV

TT eJJ

4.4

)( 0

Plaque en molybdène (anode)

U

e- (Ba,Sr,Ca)O

Cathode

Filament

Alimentation du filament

Générateur de tension

pulsée

A


Réseau de courbes de Schottky

⇒ Plus la température augmente, plus l’émission électronique est élevée

Caractérisation de l’émissivité électronique des cathodes

⇒ Obtention des couples J0 / T

10

100

1000

0 20 40 60 80 100 120 140 160

1195 K1175 K1155 K1135 K1120 K1100 K

Inte

nsité

(mA)

Tension anode (V)

10

100

1000

0 20 40 60 80 100 120 140 160

1195 K1175 K1155 K1135 K1120 K1100 K

Inte

nsité

(mA)

Tension anode (V)

Cathode à oxyde classique Cathode super-oxydes

⇒ Emission 30 % supérieure pour une cathode super-oxydes dans des conditions identiques


Travail de sortie d’une cathode à oxyde

⇒ Travail de sortie :

1.60 eV ± 0.05 eV

⇒ Moyenne des résultats publiés :

1.65 eV ± 0.10 eV

!"

#$%

& −

= kT20T0

E

eTAJφ

)(

Loi de Richardson

-Dushman : !"

#$%

& ∗−

= T1

k02

T0E

eATJ φ

)(

10-6

10-5

8,60 8,80 9,00 9,20 9,40 9,60 9,80

3 cathodes super-oxydes

5 cathodes à oxyde classiques

J 0 (T

)/T2 (A

.cm

-2.K

-2)

10-4 /T (K-1)

Influence du taux de charge sur le courant débité : phénomène de dégradation contrôlée de l’émissivité

ζ =

t impulsion

période

Taux de travail :


Influence du taux de charge sur le courant débité : phénomène de dégradation contrôlée de l’émissivité

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 10 20 30 40 50t (en min)

I (en

mA)

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0.01%

T = 1100 K taux de travail ζ variable, T = 1100 K

Phase I Phase II

58

Q0

Q1Q2Q3Q4Q5

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 10 20 30 40 50t (en min)

I (en

mA)

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0.01%


Phase I Phase II

58

Q0Q0

Q1Q1Q2Q2Q3Q4Q5

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 10 20 30 40 50

t (en min)

I (en

mA)

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0.01%


Phase I Phase II

58

Q0Q1Q2Q3Q4Q5

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 10 20 30 40 50

t (en min)

I (en

mA)

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0.01%


Phase I Phase II

58

Q0Q0Q1Q1Q2Q2Q3Q4Q5

Cathode à oxyde standard Cathode super-oxydes

800

700

600

500

900


⇒ limitation de la cathode à oxyde

Diminution de l’émissivité électronique quand le taux de travail augmente


Quantification Auger après dégradation contrôlée à T = 1100 K

⇒ Plus l’émissivité électronique chute, plus la surface de la cathode s’appauvrit en Ba :

évolution importante et progressive de la concentration surfacique de Ba

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Taux

de

trava

il

Pourcentage atomique en surface

Ba MN5 O KL1 Ca LM2 Sr MN1

Q10,10 %

Q20,20 %

Q30,33 %

Q41 %

Q510 %

Q00,01 %

5.010.9 49.7 34.4

5.512.7 51.1 30.7

7.114.7 50.7 27.5

6.017.2 50.4 26.4

4.519.4 50.7 25.4

4.521.9 50.6 23.0

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Taux

de

trava

il



Q10,10 %

Q20,20 %

Q30,33 %

Q41 %

Q510 %

Q00,01 %

5.010.9 49.7 34.4

5.512.7 51.1 30.7

7.114.7 50.7 27.5

6.017.2 50.4 26.4

4.519.4 50.7 25.4

4.521.9 50.6 23.0


0% 20% 40% 60% 80% 100%

Taux

de

trava

il



Q10,10 %

Q20,20 %

Q30,33 %

Q41 %

Q510 %

Q00,01 %

5.310.3 48.0 36.4

6.013.0 50.0 31.0

6.214.1 48.0 27.5

6.017.0 48.0 29.0

5.518.6 50.0 25.9

4.220.4 48.5 26.9

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Taux

de

trava

il



Q10,10 %

Q20,20 %

Q30,33 %

Q41 %

Q510 %

Q00,01 %

5.310.3 48.0 36.4

6.013.0 50.0 31.0

6.214.1 48.0 27.5

6.017.0 48.0 29.0

5.518.6 50.0 25.9

4.220.4 48.5 26.9

Si ζ augmente, [Ba]surf. diminue

⇒ Diminution de la quantité de Ba au profit de l’augmentation la quantité de Sr


Réversibilité de la dégradation : phénomène de régénération

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

t (en min)

I (en

m

A)

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0.01%


Phase I Phase II Phase IV

Q ’n

T = 1209 K

ζ = 0.01%Phase III

ζ = 0.01%

T = 1100 K

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

t (en min)

I (en

m

A)

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0.01%



Q ’n

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

t (en min)

I (en

m

A)

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0.01%



Q ’n

T = 1209 K

ζ = 0.01%Phase III

ζ = 0.01%

T = 1100 K


Réversibilité de la dégradation : phénomène de régénération

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90t (en min)

I (en

mA )ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0.01%



Q’n

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90t (en min)

I (en

mA )ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0.01%



Q’n

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90t (en min)

I (en

mA )ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0.01%



Q’nζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0,10%ζ = 0,20%ζ = 0,33%ζ = 1%ζ = 10%

ζ = 0.01%



Q’n

Phase III ζ = 0.01%

T = 1209 K

ζ = 0.01% T = 1100 K


900

800

700

600

0 100 200 300 400 500 600 700 800

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 t (en min)

I (en

mA ) ζ = 0,10%

ζ = 0,20% ζ = 0,33% ζ = 1% ζ = 10%

ζ = 0,10% ζ = 0,20% ζ = 0,33% ζ = 1% ζ = 10%

ζ = 0.01% T = 1100 K taux de travail ζ variable, T = 1100 K


Q ’ n

T = 1209 K

ζ = 0.01% Phase III

ζ = 0.01% T = 1100 K

⇒ Réversibilité de la dégradation grâce à une régénération 15 min à T = 1209 K et ζ = 0.01 %

⇒ Vitesse de régénération fonction du taux de dégradation préalable


Quantification Auger après régénération à T = 1100 K

⇒ Quantité de Ba en surface semblable à celle initiale (après activation)

La régénération de l’émission électronique s’accompagne d’une restauration de la concentration surfacique de baryum

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Taux

de

trava

il



Q10,10 %

Q20,20 %

Q30,33 %

Q41 %

Q510 %

Q00,01 %

4.519.2 47.5 28.8

4.720.2 47.1 28.0

4.321.1 48.0 26.6

4.121.3 49.8 24.8

4.220.1 51.0 24.7

4.321.6 51.1 23.0

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Taux

de

trava

il



Q10,10 %

Q20,20 %

Q30,33 %

Q41 %

Q510 %

Q00,01 %

4.519.2 47.5 28.8

4.720.2 47.1 28.0

4.321.1 48.0 26.6

4.121.3 49.8 24.8

4.220.1 51.0 24.7

4.321.6 51.1 23.0

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Taux

de

trava

il



Q10,10 %

Q20,20 %

Q30,33 %

Q41 %

Q510 %

Q00,01 %

5.718.8 46.2 29.3

5.219.1 47.1 28.6

5.320.0 46.9 27.8

5.020.2 48.0 28.8

5.020.0 48.9 26.1

4.422.0 48.3 25.3

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Taux

de

trava

il



Q10,10 %

Q20,20 %

Q30,33 %

Q41 %

Q510 %

Q00,01 %

5.718.8 46.2 29.3

5.219.1 47.1 28.6

5.320.0 46.9 27.8

5.020.2 48.0 28.8

5.020.0 48.9 26.1

4.422.0 48.3 25.3

Cathode à oxyde classique Cathode super-oxydes Taux

de

trava

il en

pha

se II


Etude cinétique du phénomène de régénération

10 min à 1195 K puis 1100 K

20 min à 1175 K puis 1100 K

50 min à 1135 K puis 1100 K

120 min à 1100 K

100

200

300

400

500

600

700

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temps (min)

Inte

nsité

(mA)

Phase IT = 1100 K

ζ = 0,01 %

Phase IIT = 1100 K

ζ = 1 %

Phase III

ζ = 0,01 %

0

10 min à 1195 K puis 1100 K

20 min à 1175 K puis 1100 K

50 min à 1135 K puis 1100 K

120 min à 1100 K

100

200

300

400

500

600

700

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temps (min)

Inte

nsité

(mA)

Phase IT = 1100 K

ζ = 0,01 %

Phase IIT = 1100 K

ζ = 1 %

Phase III

ζ = 0,01 %

0


Etude cinétique du phénomène de régénération

10 min à 1195 K puis 1100 K

20 min à 1175 K puis 1100 K

50 min à 1135 K puis 1100 K

120 min à 1100 K

100

200

300

400

500

600

700

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temps (min)

Inte

nsité

(mA)

Phase IT = 1100 K

ζ = 0,01 %

Phase IIT = 1100 K

ζ = 1 %

Phase III

ζ = 0,01 %

0

10 min à 1195 K puis 1100 K

20 min à 1175 K puis 1100 K

50 min à 1135 K puis 1100 K

120 min à 1100 K

100

200

300

400

500

600

700

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Temps (min)

Inte

nsité

(mA)

Phase IT = 1100 K

ζ = 0,01 %

Phase IIT = 1100 K

ζ = 1 %

Phase III

ζ = 0,01 %

0 0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Temps (min)

Inte

nsité

(mA

)

10 min à 1195 K puis 1100 K

20 min à 1175 K puis 1100 K

50 min à 1135 K puis 1100 K

120 min à 1100 K

Phase IT = 1100 K

ζ = 0,01 %

Phase IIT = 1100 K

ζ = 1 %

Phase III

ζ = 0,01 %

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200Temps (min)

Inte

nsité

(mA

)

10 min à 1195 K puis 1100 K

20 min à 1175 K puis 1100 K

50 min à 1135 K puis 1100 K

120 min à 1100 K

Phase IT = 1100 K

ζ = 0,01 %

Phase IIT = 1100 K

ζ = 1 %

Phase III

ζ = 0,01 %


⇒ Une élévation de la température permet un retour à une l’émissivité électronique initiale de la cathode

⇒ La régénération est effective après atteinte d’un maximum aux plus hautes températures

⇒ Illustration du phénomène de transport du baryum vers la surface de la cathode, siège de l’émission électronique


Conductivité électrique du revêtement après activation

⇒ ln σ = f(1000/T), Ea cathode à oxyde classique = 1.0 eV ± 0.2 Ea cathode super-oxydes = 0.9 eV ± 0.2

du à une différence d’activation

⇒ Conductivité électrique des cathodes super-oxydes supérieure de 60 % à celle des cathodes à oxyde classiques

0,001

0,01

8,5 9 9,5 10 10,5

Con

duct

ivité

(Ω-1

.cm

-1)

10-4 /T (K-1)

Reg. lin. cathodes standard Reg. lin. cathodes dopées

10-5

10-4

10-3

10-2

8,5

99,

510

10,5

à to

à t +

22

h à

t + 2

9 h

à t +

69

h à

t + 7

5 h

Conductivité (Ω-1

.cm-1

)

/T (K

-1)

Cat

hode

sta

ndar

d

Cat

hode

dop

éeC

atho

de d

opée

10-4

à to

à t +

24

hà

t + 2

6 h

à t +

141

hà

t + 1

46 h

à t +

195

h

Cat

hode

dop

ée

10-5

10-4

10-3

10-2

8,5

99,

510

10,5

à to

à t +

22

h à

t + 2

9 h

à t +

69

h à

t + 7

5 h

Conductivité (Ω-1

.cm-1

)

/T (K

-1)

10-4

à to

à t +

24

hà

t + 2

6 h

à t +

141

hà

t + 1

46 h

à t +

195

h

Cathodes super-oxydes

Cathodes à oxyde classiques

10-5

10-4

10-3

10-2

8,5

99,

510

10,5

à to

à t +

22

h à

t + 2

9 h

à t +

69

h à

t + 7

5 h

Conductivité (Ω-1

.cm-1

)

/T (K

-1)

Cat

hode

sta

ndar

d

Cat

hode

dop

éeC

atho

de d

opée

10-4

à to

à t +

24

hà

t + 2

6 h

à t +

141

hà

t + 1

46 h

à t +

195

h

Cat

hode

dop

ée

Résultats IPCMS


Evolution de la conductivité du revêtement au cours du temps

⇒ Diminution de la conductivité électrique du revêtement au cours du temps ⇒ Conductivité électrique cathodes super-oxydes constamment supérieure à

celle des cathodes classiques ⇒ Diminution moins rapide de la conductivité des cathodes super-oxydes

10-5

10-4

10-3

10-2

8,5 9 9,5 10 10,5

Con

duct

ivité

(Ω-1

.cm

-1)

/T (K-1)10-4

10-5

0,0001

0,001

0,01

9 9 10 10 11

10-5

10-4

10-3

10-2

8,5 9 9,5 10 10,5

à toà t + 22 h à t + 29 h

à t + 69 h à t + 75 h

Con

duct

ivité

(Ω-1

.cm

-1)

/T (K-1)10-4

à toà t + 24 hà t + 26 hà t + 141 hà t + 146 hà t + 195 h

10-5

10-4

10-3

10-2

8,5 9 9,5 10 10,5

à toà t + 22 h à t + 29 h

à t + 69 h à t + 75 h

Con

duct

ivité

(Ω

-1.c

m-1

)

/T (K-1)10-4

à toà t + 24 hà t + 26 hà t + 141 hà t + 146 hà t + 195 h 10-5

10-4

10-3

10-2

8,5 9 9,5 10 10,5

à toà t + 22 h à t + 29 h

à t + 69 h à t + 75 h

Con

duct

ivité

(Ω-1

.cm

-1)

/T (K-1)

Cathode standard

Cathode dopéeCathode dopée

10-4


Cathode dopée10-5

10-4

10-3

10-2

8,5 9 9,5 10 10,5

à toà t + 22 h à t + 29 h

à t + 69 h à t + 75 h

Con

duct

ivité

(Ω-1

.cm

-1)

/T (K-1)10-4





Test d’usure accélérée en tube TV standard

⇒ Dans des conditions d’utilisation équivalentes à celles d’un téléviseur, une cathode à oxydes dopée conserve une émission électronique supérieure de

l’ordre de 4% par rapport à une cathode à oxyde standard après 40 semaines

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Emis

sion

éle

ctro

niqu

e (%

)

Durée du test (semaine)

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 5 10 15 20 25 30 35 40

dopées, dopées, dopées,

standard, T = 1060 Kstandard, T = 1100 Kstandard, T = 1125 K

Emis

sion

éle

ctro

niqu

e (%

)


-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 5 10 15 20 25 30 35 40



Emis

sion

éle

ctro

niqu

e (%

)


-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 5 10 15 20 25 30 35 40



Emis

sion

éle

ctro

niqu

e (%

)


-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

0 5 10 15 20 25 30 35 40



Emis

sion

éle

ctro

niqu

e (%

)





Introduction



Conclusion


Vincent Fetzer Présentation du modèle déduit 06/11/2007 page n° 34

Modele de Kestelyn-Loebenstein

Cycle du baryum : équilibre ion baryum / baryum libre

ion baryum baryum libre

.formation

. de baryum

. libre

. éléments réducteurs

joint de grainsmétal de base

coating de 80 µm

(Ba,Sr,Ca)O

interface

chemin II

chemin I

ion baryum baryum libre

.formation

. de baryum

. libre

. éléments réducteurs

joint de grainsmétal de base

coating de 80 µm

(Ba,Sr,Ca)O

interface

chemin II

chemin I

Ion baryum au sein du cristal d’oxyde triple

Baryum libre en surface des cristaux


50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 10 20 30 40 50 60

degrad 0.1 %degrad 0.2 %degrad 0.33 %degrad 1 %degrad 10 %

degr

ad 0

.1 %

t (min)

ζ =

ζ =ζ =ζ =

ζ =

Cou

rant

ém

is d

uran

t la

phas

ede

dég

rada

tion

cont

rôlé

e (m

A)

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 10 20 30 40 50 60

degrad 0.1 %degrad 0.2 %degrad 0.33 %degrad 1 %degrad 10 %

degr

ad 0

.1 %

t (min)

ζ =

ζ =ζ =ζ =

ζ =

Cou

rant

ém

is d

uran

t la

phas

ede

dég

rada

tion

cont

rôlé

e (m

A)

Explication du phénomène de chute d’émission contrôlée

En dégradation contrôlée, diffusion négligeable ⇒

N(t) = nombre d’atomes de baryum adsorbés / cm² fonction du temps t en s, N0 = nombre d’atomes de baryum adsorbés / cm² initialement au moment de

l’application du courant, J(t) = densité de courant thermoélectronique en A/cm², e = charge de l’électron 1.602176 A.s, α = constante proportionnelle à la mobilité ionique, β = constante proportionnelle au coefficient de diffusion atomique.

Bilan sur le nombre d’atomes de baryum en surface :

courant thermoélectronique

contribution due au champ électrique

nombre d’atomes de baryum en surface contribution due à la diffusion

Taux de travail ζ (%) δ (min) 0.1 33.109 0.2 16.818

0.33 8.3554 1 2.0054

10 0.21304

⇒ Lors de la dégradation contrôlée, le champs électrique provoque la migration des ions baryum vers le métal de base


Explication du phénomène de régénération

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 20 40 60 80 100 120 140

T = 1209 KT = 1195 KT = 1175 KT = 1135 KT = 1100 K

I (m

A)

t (min)

) T k

Q - ( exp I ln )II( ln 0 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=Δ⇒ Eacti ≈ Eacti ≈ 0.9 eV

Ordre de grandeur comparable à des phénomènes

de diffusion surfacique de métal sur leur oxyde

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92

ln(DI/Io) cathode à oxyde standard

ln(DI/Io) cathode à oxydes dopée

y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989

ln(ΔI

/Io)

1000/T

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989

ln(ΔI

/Io)

1000/T

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989

ln(ΔI

/Io)

1000/T1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989 ln(ΔI

/Io)

1000/T

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989 ln(ΔI

/Io)

1000/T

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989

ln(ΔI

/Io)

1000/T

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989

ln(ΔI

/Io)

1000/T1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989 ln(ΔI

/Io)

1000/T

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989 ln(ΔI

/Io)

1000/T

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989

ln(ΔI

/Io)

1000/T

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989

ln(ΔI

/Io)

1000/T

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989

ln(ΔI

/Io)

1000/T1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989 ln(ΔI

/Io)

1000/T

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989 ln(ΔI

/Io)

1000/T

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989

ln(ΔI

/Io)

1000/T

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989

ln(ΔI

/Io)

1000/T1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989 ln(ΔI

/Io)

1000/T

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

2,2

0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92



y = 10,901 - 10,639x R2= 0,98756

y = 10,311 - 9,9961x R2= 0,98989 ln(ΔI

/Io)

1000/T

cathode à oxyde classique

cathode super-oxydes


Récapitulatif des différents modes de fonctionnement de la cathode à oxyde


Récapitulatif des différents modes de fonctionnement de la cathode à oxyde

Ba

MgAl

Si

Sr Mg

métal de baseNi/W

“Ba Pea Soup” .mouillant le métal .

de base et les .premières aiguilles .

de (Ba,Sr,Ca)O .

(Ba,Sr,Ca)O

joint de grains Cr

MgO

MgAl2O4

Al2O3.

section II0.1 ≤ ζ ≤ 10 %

section III1100 ≤ T ≤ 1195 K

section Iζ = 0.01 % T = 1100 K E

Jic

Jie

Ba

MgAl

Si

Sr Mg

métal de baseNi/W

“Ba Pea Soup” .mouillant le métal .

de base et les .premières aiguilles .

de (Ba,Sr,Ca)O .

(Ba,Sr,Ca)O(Ba,Sr,Ca)O

joint de grains Cr

MgOMgO

MgAl2O4MgAl2O4

Al2O3Al2O3.

section II0.1 ≤ ζ ≤ 10 %

section III1100 ≤ T ≤ 1195 K

section Iζ = 0.01 % T = 1100 K E

Jic

Jie

Courants ioniques provenant de l’électrolyse partielle du baryum libre : ↑ Jic dû au gradient de température et de concentration

↓ Jie dû au champ électrique

fonctionnement NORMAL

dégradation contrôlée régénération

Vincent Fetzer Conclusion 06/11/2007 page n° 38

Conclusions

Transformation du carbonate triple en oxyde

Caractérisation de l’émission électronique et du travail de sortie des électrons

Contrôle de la dégradation de l’émission électronique et de sa régénération

Corrélation de ses données physiques avec la chimie de surface de la cathode

Vérification des modèles pré existants et utilisation de ceux-ci pour illustrer la dégradation contrôlée ainsi que la régénération

Enfin, un grand merci à tous ceux qui m’ont aidé

Documents

THESE VF 06.11.2007 2