Термоэлектронный катодный узел

Термоэлектронный катодный узел

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЖЕРМОЭЛЕКТРОННЫЙ КАТОДНШ УЗЕП, содержащий стержень тлэ гексабо ,рида лантана.с торцовойэмиттирующей поверхностью, те1 4окатод для нагрева стержня посредством электронной бомбардировки и диэлектрическое основаД1ие с выводами, отличающйй с я.тем, чро, с целью повьаиения стабильноститемпературы стержня, увеличения долговечности и снижения потребляемой мощности, между стержнем и термокатодом расположен электрически изолированный экран кз тугоплавкого проводящего материала, причем отношение максимальных размеров сечений стержня и экрана находится в пределах 0,5-0,9.ё -1 о :а ю

а9) СП>

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕО (ИХ

РЕСПУБЛИН

Я(Я) Н 01Х 1 14, ОПИСАНИД ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ (21) 3421966/18-21 (2 2 ) 09. 04. 82 (46) 07.08.83. Вюл. В 29

I, (72) A.A. Головченко, Н.A. Иофис, Н.В. Пароль, В,П. Новоселов . и Б.И. Лазанов (53) 621.3..032.213(088 ° 8),(56 ) l. .Sroers Н.3. EIebtron Ganu,— залпу вопд- life 3anthanum Нехаоох1йе

Cathode.-jorn.. AppI. РЬУв., 1967, 9 4, М 38, р. 1991 2 ЯсНа1НФ Р.H+onginottu L.Â. ,at at Dfsfgn and ррИш1з1 1оп of

directly heated La B4 Cathode one вЬФХев for electron-beam.instuments,)orn,Scf. 1978. 15(4) рр.1554-1566. ф4)(57) ЕЕРИОЭЛЕКТРОННЫЙ КАТОДНЫЯ

УЗЕЛ, содержащий стержень из гексабо;рида лантана.с торцовой. эмиттирующей поверхностью, термокатод.для нагрева стержня носредством электронной бомбардировки и диэлектрическое основа,ние с выводами, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьваения стабильности температуры стержня, увеличения долговечности и снижения потребляемой мощности, между стержнем

: и термокатодом расположен электрически изолированный экран из тугоплавкого про водящего материала, причем отношение максимальных размеров сечений стержня и экрана находится в пределах

0,5-0,9. PQ

1034092

Изобретение относится к эмиссионно ной электронике, а более конкретно к термоэлектронным катодам из гексаборида лантана, эмиттирующий элемент которых выполнен в виде стержня и нагревается при помощи электронной 5 бомбардировки. Такие катоды применяются в электроннолучеврм оборудовании, ускорителях и других физических приборах.

Известна конструкция термоэлек- )9 тронного катода из гексаборида лантана, в которой эмиттирующий элемент выполнен в виде стержня. Вокруг стержня расположена, спираль из вольфрамовой или танталовой проволоки, выполняющая роль первичного термока тода. При нагреве спирали до температуры порядка 2000 С и подаче напряжео ния между. спиралью и стержнем (положительный потенциал прикладывается к стержню), последний нагревается до . рабочих температур порядка 1б00 С за счет электронной бомбардировки (Ц .

Недостатками известной конструкции являются уменьшение работы выхода первичного термокатода, вследствие напыления на него гексаборида лантана, испаряющегося со стержня при рабочих температурах, что приводит к интенсификации электронной бомбардировки стержня, повышению его темпе-ЗО ратуры„. малый. срок службы первичного термокатода, ограничиваемый взаимодействием напыленного гексаборида лантана с материалом спирали.

Известна также конструкция термо- 5 электронного катода содержащего стержень из гексаборида лантана с торцовой эмиттирующей поверхностью, термокатод для нагрева стержня посредством электронной бомбардировки и диэлект- 4О

1 рическое основание с выводами. Боковая. поверхность стержня покрыта тоно

:<им слоем (около 50 Л) аморфного -уг лерода . Цель нанесения покрытия предотв)ращение напыления гексаборида 45 лант на на поверхность первичного термокатода и.как следствие стабилизация температурного режима работы катода и повышение срока службы .первичного термокатода Г2 .

Недостатками конструкции являются: низкая стойкость предлагаемого покрытия при рабочих температурах катода, определяемая процессами взаимодиффуэ зии и -химического взаимодействия межд.,огексаборидом лантана и углеродным по)<рытием, что практически не поэ.воЛяет исключить напыление гексаборида )шантана на поверхность первичного термокатода при длительной эксплуатации узла, Следствием этого недостат40 ка является недостаточная стабиль ность температуры катода," относитель = но высокая потребляемая узлом мощность, которая складывается иЗ мощностей, расходуемых на нагрев первич- 65 ного термокатода и н электронную бомбардировку, кроме того, недостаточная долговечность катодного узла.

Цель изобретения - повышение стабильности температуры эмиттирующего стержня, увеличение долговечности и снижение потребляемой мощности.

Поставленная цель достигается тем, что в термоэлектронном катодном узле, содержащем стержень из гексаборида лантана с торцовой эмиттирующей поверхностью, термокатод для нагрева стержня посредством электронной бомбардировки и диэлектрическое основа- ние с выводами, между стержнем и термокатодом расположен электрически изолированный экран из тугоплавкого проводящего материала, причей отноше . ние максимальных размеров сечений стержня и экрана находится в пределах 0,5-0,9.

На чертеже изображена конструкция предлагаемого устройства, Устройство содержит эмиттирующий стержень1, первичный термокатод 2, электрически изолированный экран 3, основание 4 из диэлектрика с вывода-р ми а

Устройство работает следующим образом.

При включении катода экран нагре=. вается посредством электронной бом бардировки, Для этого первичный термокатод нагревают до температуры порядка 2000 С и между ним и экраном прикладывают разность потенциалов (положительный потенциал на экране).

Температура экрана при этом достаточ" на для обеспечения радиационного нагрева эмиттирующего стержня до рабочих температур (1600-1800 С). рэтый до таких температур стержень обеспечивает достаточный эмиссионный ток с боковой поверхности для нагрева экрана. Поэтому после нагрева стержня разность потенциалов прикладывается между ним и экраном (поло жительный потенциал на экране), .а питание накала первичного термока-,. тода отключается, Неизбежное при рабочих температурах стержня напыление гексаборида лантана на поверхность экрана, обращенную к нему, немажет существенным образом повлиять на эксплуатационные параметры катода, в частности на тем" пературу стержня, так как коэффициент излучения экрана при этом практически остается неизменным. По этой же причине не представляет опасности изменение электрических свойств материала экрана, вследствие взаимодействия между ним и образующейся в процессе эксплуатации пленкой гексаборида лантана.

Пределы отношений диаметра стержня к внутреннему диаметру экрана при круглой форме стержня и экрана

1034092

Составитель ,Редактор t0. Середа ТехредМ,Костик Корректор И. Ватрушкина

Заказ 5634/54 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений. и открытийэ

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. УжГОрод, ул. Проектная, 4

3 или соответствующими сторонами при других формах стержня и экрана опре- делены экспериментально, исходя из требований обеспечить оптимальные параметры радиационного нагрева стержня излучением с экрана при сохранении работоспособности катодного узла, в целом.

Если зто отношение меньше 0,5, расстояние между стержнем и экраном велики,и для радиационного нагрева стержня до рабочих температур

1600-1700 С требуется температура экрана существенно большая, чем

2000 С, что приводит к необходимости увеличения мощности, выделяемой 5 на экране, и снижению надежности узла в. целом.

Если это отношение больше 0,9 расстояния между стержнем и экраном" малы и велика вероятность короткого замыкания между стержнем и экраном .при нагреве, что приводит к выходу узла из .строя.

Пример. Эмиттирующий стержень выполнен из горячепрессованого: поли.кристаллического гексаборида лантана диаметром 1 мм и длиной 18 мм. Один конец стержня закреплен в цанговом зажиме, расположенном в основании из диэлектрика. B основании имеются так же выводы для закрепления экрана и 30 первичного термокатода. Экран выполнен из тантала, толщиной 0,1 мм, диаметр экрана 1,5 мм и ширина 4 мм.

Первичный термокатод представляет собой спираль диаметром 5 мм, из вольфрамовой проволоки, толщиной

0,4 мм, число витков - 3, шаг - 1 мм.

Экран установлен в верхней части стержня, вблизи торцовой эмиттирующей поверхности.

При рабочей температуре стержня

1600-1800 С с катадного узла отбирается ток плотностью 20-25 A/ñì . Пот ребляемая на нагрев мощность состав» ляет в .установившемся режиме 7-9 Вт, в момент включения 13-15 Вт. Проверенная долговечность превышает 500 час.

Положительный эффект от внедрения

;предлагаемого изобретения состоит в высокой стабильности температурного режима работы эмиттирующего стержня и .,стабильности эмиссионных параметров, обеспечиваемой постоянством электронного и радиационного нагрева во времени; повышении срока службы катода в целом вследствие исключения взаимодействия между материалом первичного термокатода и напыляемым в процессе эксплуатации на него гексаборидом лантана; в снижении потребляемой мощности катодного узла в установившемся режиме за счет отключения первичного термокатода.

Применение предлагаемой конструкции катодного узла в электроннолучевом и аналогичном оборудовании не требует переделки существующих систем электродов установок.