Катод с подогревом
Иллюстрации
Реферат
1 !
Класс 2! g 13
33046
ОПИСАНИЕ катода с подогревом.
К зависимому патенту Всесоюзного обаединения эдектросяабюточной ярамышленности, заявленному 31 января 1931 года (заяв. свид. № 82648).
Действительный изобретатель С. М. Мошкович.
Основной патент на имя А.А.Чернышева от 30 апреля 1925 года № 266, обмененный 29 февраля 1932 года на авторское свидетельство.
О выдаче зависимого патента опубликовано.31 октября 1933 года.
Действие зависимого патента простирается на срок до 29 апреля 1940 года включительно. (513) В основном авторском свидетельстве № 266 описан способ нагрева эквипотенциального катода в электронных лампах, состоящий в том, что между катодом и накаливаемым током проводником помещено электрически изолирующее, проводящее тепло вещество. В качестве такого вещества обычно применяются фарфор или кварц в виде трубок с одним или двумя отверстиями, либо окись алюминия и т. и., которой заранее плотно покрывается проволока подогревателя.
Катод большей частью изготовляется из никеля или платины, покрытых окислами щелочно-земельных металлов, причем он является в то же время камерой, в когорой содержится подогреватель с изоляцией. Это объясняется тем, что остальные электроды электронных ламп, как-то сетки, аноды и т. и. должны быть тщательно экранированы этой камерой— катодом от неэквипотенциального подогревателя. Однако, существующие катоды с подогревом, удовлетворяя требованиям эквипотенциальности, обладают целым рядом существенных недостатков.
Значительная эмиссионная способность. таких катодов, соответствующая большой поверхности и энергии, затрачиваемой на подогрев, не может быть использована вследствие значительности объем.ного заряда и невозможности достаточно приблизить дополнительные электроды, например, управляющую сетку, из-за. сильного нагрева лучистой теплотой катода. Так как наиболее выгодная, подобная поверхности катода, цилиндрическая сетка не может быть расположена, близко от катода, то предпочитают невыгодную по существу форму плоских сеток, выигрывая на том, что греется не вся сетка, а только середина.
Для увеличения крутизны характеристики в лампах с такими катодами казалось бы возможным пойти по пути увеличения размеров катода, Уо результаты были бы весьма незначительны, если принять во внимание возрастание энергии, затрачиваемой на накал, и еще большие трудности с нагревом дополнительных электродов; кроме того увеличение объема и количества изоля ционного материала между подогрева- телем и катодом весьма нежелательно, как с точки зрения трудности обезгажи- l вания при откачке (изоляционные материалы обычно содержат весьма много окклюдированных газов), так и с точки зрения опасного перегрева проволоки подогревателя, температура которой сильно возрастает с увеличением поверхности катода и увеличением толщи:ны изоляции вследствие обычной для электроизолирующих веществ плохой теплопроводности.
Согласно предлагаемому изобретению, с целью ус.гранения вышеперечисленных недостатков, катод снабжен одним или несколькими выступами по типу уже известных катодов, причем форма и ;, сечение этих выступов подобраны так, чтобы их тепловое сопротивление было достаточно мало для получения равномерной температуры по всей поверх- ности катода. размеры самого катода (камеры) подбираются так, чтобы подо-
1 греватель был отделен от него мини- мальным слоем изоляции и эта послед-, няя не препятствовала передаче тепла выступам, На чертеже фиг. 1 изображает раз-, рез электронной лампы с предлагаемым катодом, фиг, 2 — разрез лампы с видоизмененным катодом, и фиг. 3 — 7 — различные формы выполнения катода.
Катоды обычно помещаются в атмосферу весьма разреженных газов и, охлаждаются поэтому, главным образом, за счет потери тепла лучеиспусканием, пропорциональным, как известно, четвертой степени абсолютной температуры, -выступы же подогреваются благодаря значительной теплопроводности метал-, лов, мало зависящей от температуры.
Таким образом, деиствительно, если рассмотреть все участки, по которым тепло передается от подогревателя до баллона, заключающего катод, или, если он прозрачен, до окружающих баллон предметов, то становится ясным, что для получения, примерно, одинаковой температуры по всей поверхности катода необ- ходимо и достаточно, чтобы тепловым сопротивлением его можно было пренебречь по сравнению с тепловыми сопротивлениями прочих участков тепловой цепи, в особенности примыкающего к катоду промежутка,. наполненного в высокой степени р азреженны м газом и, стало быть, обладающего уже по одной этой причине большим тепловым сопротивлением. Практическим пределом в этом отношении является возрастание теплоемкости катода с увеличением сечения выступов и, следовательно, с увеличением промежутка времени, в течение которого установится тепловой режим после включения подогревателя. По данным автора минимальные сечения выступов (примерно, 0,1 м.и) достаточны для передачи тепла на значительные от камеры расстояния (на 10 мм и больше) без заметного падения температуры, причем время стабилизации теплового режима не превосходит нормальных величин.
Выступы на катоде (фиг. 1) могут быть расположены в одной плоскости с камерой, что дает возможность применить близко расположенный к катоду геометрически ему подобный добавочный плоский электрод — сетку 2, например, имеющую в сечении форму, приближающуюся к овальной. Эта сетка укреплена на двух поперечинах 4, 4, расстояние между которыми может быть сделано большим, чем ширина самого катода.
При этом уменьшение расстояния между электродами 1 и 2 при сохранении подобия для увеличения крутизны характеристики не влечет за собой местного перегрева сетки, что, как указывалось выше, имеет место в обычных электронных лампах.
Крепление катодов с подогревом проще всего производить с одной стороны за нить подогревателя, а с другой— за конец камеры. Во всех случаях в точках крепления неизбежно охлаждение камеры вследствие отвода тепла держателями, а, следовательно, и неравномерное нагревание выступов. Для того, чтобы выравнчть температуру камеры и выступов, можно придать последнии соответствующую форму, увеличивающую потребление тепловой энергии у середины и умечьшающую у краев. Формы выступов могут быть любые, так же как и число камер с подогревателями (фиг. 2) и их взаимное расположение в зависимости от предъявленных к катоду требований. Например, на фиг. 3 представлен в виде примера катод, к камере 6 которого присоединены два зубчатых плоских выступа 7. На фиг. 4 изображен разрез катода с несколькими выступами 7, образующими цилиндрическую поверхность.
Возможно, однако, получение таким же путем любых замкнутых поверхностей.
На фиг. 5 представлен катод с двумя камерами, соединенными плоскими листами металла, в котором вырезаны (выштампованы) отверстия 8 любой, например, прямоугольной формы.
Благодаря тому, что при предлагаемой конструкции катода подогреватель отделен от камеры тонким слоем изолирующего материала, температура этого подогревателя не может заметно превышать температуры камеры и обезгаживание при откачке вакуумного прибора не затрудняется. Наиболее благоприятные результаты могут быть получены в случае покрытия выступов и камеры каким-либо активным слоем, например, окислами щелочно земельных металлов, испускающих электроны при низких температурах.
Особенностью предложенного катода является также возможность уменьшить влияние объемного заряда, распределив нужную эмиссию на большую поверхность, путем применения многочисленных выступов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга. Чем больше будет площадь, занятая выступами и промежутками, тем больше будет кру- j тизна характеристики электронного тока в зависимости от приложенного поля.
Изготовление всех указанных катодов возможно, например, путем штамповки с одновременrlblM выдавливанием углублений, служащих камерами для вставления подогреватепя, и вырезанием выступов нужной формы. Указанная операция может производиться, например, путем штамповки двух совершенно одинаковых половин, с последующей электросваркой по выступам около камеры (фиг. б), либо, как показано на фиг. 7, путем приварки небольшой накладки дпя образования камеры. Возможно также изготовление предложенных катодов путем штамповки и сгибания из одого листа.
Предмет патента.
1. Катод с подогревом по asторскому свидетельству № 2бб и с применением одного или нескольких плоских выступов, отличающийся тем, что материал, форма и сечение выступов подобраны таким образом, чтобы их тепловое сопротивление оыло достаточно мало для получения равномерной температуры по всей поверхности катода.
2. Фзрма выполнечия катода по и. 1, отличающаяся тем, что указанные выс-:упы снабжены вырезами или отверстиями.
3. Форма выполнения катода по п.п. 1 и 2, отличающаяся тем, что все указанные выступы лежат в одной плоскости
K зависимому патенту Всесоюзного объединения электрослаботочной промьппленности № 33046 .Фиг. 3.
Редактор Л. гй. Мп гсвсгсггг
Ленпроипечачьсогсз. Тип, „Печ. Груд". Зак. 1о10 — CCC