Исследователи ЮУрГУ совместно с коллегами из МФТИ разрабатывают метод, который поможет заранее замечать деградацию углеродных автоэмиссионных катодов. Такие элементы используют в вакуумной электронике, но во время работы они постепенно разрушаются.

Проект ведут аспиранты кафедры «Оптоинформатика» Кирилл Белов и Алексей Бердников под руководством профессора Наталии Кундиковой. Ученые проверяют, как меняется структура поверхности катодов после автоэмиссионных испытаний и можно ли по этим изменениям предсказать срок службы материала.

Для диагностики команда применила спектроскопию комбинационного рассеяния. Метод позволяет исследовать поверхность без разрушения образца и фиксировать мелкие структурные перестройки. По параметрам характерных углеродных линий можно судить о количестве дефектов и степени упорядоченности материала.

В работе сравнивают волокна из углеродных нанотрубок, полиакрилонитрильные волокна, пиролитический и терморасширенный графит. У пирографита после испытаний исследователи уже увидели признаки разрушения кристаллической структуры. Иными словами, эмиссия оставила в материале след в виде накопленных дефектов.

Следующий этап — повторные испытания при разных режимах. После каждого цикла образцы будут проверять с помощью оптической и электронной микроскопии, а также спектроскопии.

Практическая цель работы — создать неразрушающий контроль качества катодов еще на производстве и подобрать более щадящие режимы эксплуатации. Такие катоды применяются, в частности, в рентгеновских источниках и могут использоваться в плоских источниках света для агропромышленности и медицины, включая ультрафиолетовое обеззараживание.

Проект реализуется по грантовой программе «Шаг в будущее», связанной с программой «Приоритет-2030».