Материал для катода

Материал для катода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к эмиссионной электронике, в частности к

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБПИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЛ4 (46) 30.12.90. Бюл. ¹ 48 (21) 4037578/24-21 (22) 19.03,86 (72) Б,И.Баранова, Л.П.Дроздецкая, A,11,Ëåâàøåâ, Г,С.Леонов, Х,С.Кан и Г.И.Кромский (53) 621.3.032.2!3 (088.8) (56) Кудинцева Г.A. и др. Термоэлектродные катоды. H.: Знергия, 1966, с. 206.

Заявка ФРГ № 33!!259, кл. Н 01 6!/06, опублик. 1984. (54) МЛТБРИАЛ ДЛЯ КАТО,О,А (57) Изобретение относится к эмиссионной электронике„ в частности к

„.,.80„„ЗМВ22 (51) 5 И 01 1/14 1/30 составу материалов для высокотемпературного катода н может быть исполь"

Р зовано в газораэрядных лампах, где . катоды работают в атмосфере повышенных давлений инертных газов. Материал для катода содержит, мас.%: алюмосиликат щелочного металла 0,55; соединение щелочно-земельного металла, выбранное из карбонатов, скайдатов, алюминатов, алюмосиликатов 2-10; тугоплавкий металл или смесь тугоплавких металлов - остальное. Материал имеет повышенную эмиссионную способность при высокой температуре.

1376822

Изобретение относится к эмиссионной электронике, в частности к составу материалов дпя высокотемпературного катода, и может быть использовано в f àçîðÿýðÿäíûõ лампах (тлеющето, искровога и дугового разрядов), где катоды работают в атмосфере повышепных дав;тений инертных газов, при этом температура катода может достигать 10

2500 К и выше. Крсме того катод может быть использован также в ЙГД-генераторах, термоэмиссионных преобразователях и других приборах, где температура катода может достигать не менее 15

2500 К.

Целью изобретения является создание материала для катода, обладающего одновременно холодной эмиссией и высокой термаэлектраттной эмиссией при 20 высокой температуре.

Для достижения этой цели известный материал дополнительно содержит па крайней мере одно соединение щелочно-земельного металла, выбранное из карбанатав, скандатов, .алюминатав и алюмасиликатов.при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

Алюмосиликат щелочного металла 0,5-5 30

Соединение щелочно земельного металла 2-10

Металл с высокой температурой плавления Остальное

Катод из такого материала изготавливают путем нанесения смеси указанньг компонентов на металлическую подложку любым известным способом, например запрессовыванием в подложку. р0 и напылением суспензии с последующим спеканнем. Кроме того, катод может быть предварительно получен н виде сплава. Для этого смесь порошков указанных кампонентов прессуют известными методами прессования с JlocJ1eдующим спеканием в вакууме или в защитной атмосфере. Давление прессования зависит от конкретного состава шихты и, как правило„ не превышает

10 Т/см > Температура спекания также зависит от состава шихты и может варьироваться в пределах 1000-2000 К.

Установлено экспериментально, чта варьирование содержания алюмасилика- 55 та щелочного металла в пределах 0,5»

5 мас.% не оказывает существенного влияния на величину отбираемога тока

l эмиссии. При содержании в предлагае« мам катодном материале меньше 0,5 мас.% алюмосиликата токи эмиссии оказываются незначительнымн, что делает катоды такого состава неперспективными для практического применения. При увеличении содержания алюмосиликата . более 5 мас.% при неизменном количестве скандата бария {10 мас.%) отбираемые токи эмиссии в интервале температур 300-900 К значительно увеличиваются, на при этом ухудшаются технологические свойства такого катодного материала. Например, компоненты смеси не образуют сплав и материал остается рыхлым, что делает его непригодным для практического применения, Примеры реализации предлагаемого состава материала катода.

Пример 1.

Катод, содержащий 85 мас.% циркония, !О мас.%. скандата бария и

5 мас.% алюмасиликата натрия, изго" тавливают следующим образом. Порошкообразный цирконий, алюмосиликат натрия и скандат бария смешивают в указанном массовом отношении. Полученную шихту подвергают тщательному перемешиванию, а затем помолу до полу" чения частиц со средним размером, не превышающем 5-10 мкм. Далее пихту прессуют в прессформе, соответствующей форме изготавливаемого катода, при давлении прессования 5 т/cM .

Спрессойаннае тело спекают в защитной атмосфере (в водороде) при 1500 К в течение 30 мин. Токи эмиссии катода, полученного таким образам, составляют j = 3,98 10 А/см при

Т = 300 К и j = 7,5 10 А/см при

-У

Т = 1200 К, а значения эффективной работы выхода J равны 0,55 и 2,23 эВ соответственно.

Изготовление катода с другими составами компонентов отличаются от описанного значениями давления прессования, температуры и времени спекания.

Пример 2.

Катод, содержащий 90 мас,% смеси

Мо и Hf (массовое соотношение 2:t), 7 мас.% алюмината бария и 3 мас.%. смеси алюмосиликата натрия и калия с массовым соотношением компонентов в смеси 1:1, изготавливают так же, как в примере 1 . Давление прессования составляет 6. т/см, а температура спекания †. 1600 К в течение 20 мин.

Такой катод имеет токи эииссии т

1376822

Преимуществом предлагаемого катода лвллется сочетание свойств холодного катода и термокатода, что позволяет создавать на его основе газоразрлдные приборы с улучшенными электрическими параметрами и характеристиками. Эксперименты показали, что при работе данного катода в различных высокоинтенсивных газораэрлдных приборах, B частности в приборах типа

ДКсТ на 5 и 10 кВт, уменьшается напряжение зажигания, увеличивается срок службы и др.). Другим достоинством предлагаемого катода является его высокая устойчивость s условиях ин1,2 10 Л/см при Т = 300 К и

j = 4,5 10 Л/см при Т = 1200 К, Прим ер 3.

Катод, содержащий 85 мас, Re, 10 мас. скандата бария и 5 мас. смеси алюмосиликатов натрия, калия и рубидия с массовым соотношением

1:1:1, изготавливают так же, как в примере 1. Давление прессования составляет 6 т/см, а температура спекания - 1500 К в течение 20 мин. Такой катод имеет токи эмиссии j

= 3,0 10 А/см при Т = 300 К и

j = 8,9 .10 Л/см при Т -= 1200 К. 15

IlpHèер4.

Катод, содержащий 94,5 мас. Hf, 4 мас. карбоната бария> 0,5 мас, смеси алюмосиликатсв натрил, калия и цезия с массовьл соотношением 1:I:120 изготавливают так .-.<е, как в примере .1.

Давление прессования составляет

4 т/см, а температура спекания—

1400 К в течение 15 мин. Такой катод имеет ток эмиссии j = 0,2 IB 1 Л/см 25 при Т = 300 К и 1 = 1,3 10 Л/см при Т 1200 К.

Hp име р 5.

Катод, содержащий 85 мас. Ilf, 10 мас. карбоната бария и 5 мас. смеси алюмосиликатов натрия, калия и цезия с. Массовым соотношением

1: 1:l, изготавливают так же, как в примере 1. Давление прессованил составляет 6 т/см, а температура спекания — 1700 К в течение 25 мин. Такои катод имеет ток эмиссии

3,7 10 А/см при Т = 300 К и

5,1.10 A/ñì при Т = 1200 К, Пример 6.

Катод, содержащий 85 мас ° Та, 10 мас. смеси карбонатоп бария и стронция эквимолярного состава и

5 мас.% смеси алюмосиликатов натрия и цезия с массовым соотношением 1,1, изготавливают так же, как в примере 1. Давление прессования составляет 5 T/см, а температура спекания—

1800 К в течение 20 мин ° Такой катод имеет ток эмиссии j = 3 2 10 А/см

50 при Т = 300 К и j = 21,8 10 Л/см при Т = 1200 К.

Пример 7.

Катод, содержащий 90 мас. смеси

Та и Re (массовое соотношечие 1: 1).

7 мас. . тройной смеси карбонатов бария, стронция и кальция с массовьвч соотношением 55:40:5 н 3 мас. смеси алюмосиликатов лития и рубндия с мас" совым соотношением 1:1, нзготавлива1 ют так же, как в примере 1, Давление прессования составляет 7 т/см, а температура спекання « 1800 К в течение 20,мин. Такой катод имеет ток эмиссии j = 2,7 10 А/см при

i = 300 К и j 24,5..10 Л/ем при

Т = 1200 К, Пример 8.

Катод, содержащий 86 мас,7 1!о, 10 мас. карбоната бария и 4 мас. алюмосиликата рубндия, изготавливают следующим образом. Для улучшения процесса прессования и спекания в шихту добавляют до 5 мас.Е поливннилового спирта ° После помола шихту прессуют при давлении 8 т/cм - и спеKàþò при

1800-1900 K в течение 15 мин, Такой катод имеет токи эмиссии j = 2, 1

«10 A/см при T =. 300 K » ) — 3, S -10 A/ñè прн Т = !200 К.

С

Пример 9.

Катод, содержащий 90 мас, М, (О мас,% алюмосиликата бария-цезия, изготавливают так же, как в примере I, Давление прессования 7 т/см, температура спекания Т -: 2000 К в течение 20 мин в водороде. Такой катод имеет токи эмиссии j=2,0 ° 10 Л/см

-з при T = 300 K и ) = 4 .10, Л/см при

Т = 1200 К.

Пр име р 10.

Катод, содержащий 93 мас.% W, 2 мас. тройной смеси карбонатов бария, стронция, кальция и 5 мас, алюмосиликата цезия, изготавливают так же, гак в примере i. Давление прессования 7 т/см, температура спекания

Т = 1800 К в течение 20 мин. Такой катод имеет токи эмиссии j = 1,95 "

«1O А/см при Т = 300 К и j

3 10 Л/см при Т = 1200 К.

1376822 6 теисивной ионной бомбардировки. Экс- аения эмиссионной способности катода периментально установлено, что прн при высоких температурах, он дополпрочих равных условиях при работе s ннтельно содержит по крайней мере дуговом режиме предлагаемый катод одно соединение щелочно-земельного значительно превосходит по эрозион5 иеталла, выбранное иэ карбонатов, ной устойчивости известный катод на скаидатов, алюминатов, алюмосилнкатов. основе торированного вольфрама. при следующих соотнощениях компонентов, иасЛ

Ф о р М у л а и з о б р е т е н и я 10 Алюмосиликат щелочного металла - 0,5-5

Материал для катода ° содержащий . Соединение щелочодин нли несколько металлов с высо- но-земельного ие-. кой температурой плавления и по край" телла 2-10 ней мере один иэ алюмосиликатов ще" 15 . Тугоплавкий ме-„. лочных металлов о т л и ч а ю ", талл нли смесь шийся тем, что, с цельв повы- тугоплавких металлов Остальное

Составитель Г. Кудинцева

Редактор T.Куркова Техред М.Моргентал .... Корректор " ° Король .Заказ 4327 - Тираж 405 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1.13035, Москва, 3-35 ° Раущская наб. ° д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

С>