Катод прямого накала
Иллюстрации
Показать всеРеферат
(72) Авторы изобретения
А.А. Лучин, A.Н. Седов, H.Н. Кузнецова, )ТЛ3-.:-Корочкина и И.В. Кондратьева
1 .
1 (7l) Заявитель
154) КАТОД ПРЯМОГО НАКАЛА
Изобретение относится к электронной мехнике, преимущественно к катодам для ЭВП.
Известны катоды прямого накала для
ЭВП в виде проволоки или ленты, покрытые, например, слоем оксида, тол- 5 щиной 60-100 мкм. В этом случае раз\ мер катода (диаметр, толщина.) в покрытой эмиссионным материалом части мало отличается от непокрытого подогревателя и величина достижимой тем- 10 пературы определяется лишь термостойкостью катодного материала (1) .
Недостатком этих катодов является то, что поверхность катода практически полностью повторяет форму подогре- 35 вателя (проволоки, ленты) и трудно получить эмиттирующую поверхность другой геометрии, например, в виде диска, части сферы и т,п.
Известен катод прямого накала 2, содержащего термоэмиттер в виде пластины, который укреплен на держателе. Вертикальные части держателя с помощью опорных проводников закреплены на изоляторе. Эмиттер такого катода имеет диаметр значительно больше, чем ширина держателя. Разогрев термоэмиттера осуществляется теплопроводностью от держателя к эмиттеру.
Количество тепла Q, поступающее к эмиттеру с двух сторон от держателя, определяется по формуле а=гЛ. Вд
l где 1 — коэффициент теплопроводности держателя;
S — сечение держателя;
6 — длина держателя на участке образования перепада температуры д t.
В этой конструкции величина теплового потока Q поступающего к эмит- теру, ограничена геометрическими параметрами держателя - и его допустимой
S температуры. Поэтому площадь 5 эми1тера, нагреваемая до температуры Ту также ограничена сверху соотношением
Bggp т В
3 87 полученным из уравнения теплового оаланса = „, э В где р — приведенный коэффициент черноты;
1 — коэффициент пропорциональности:
Т вЂ” температура эмиттера;
S9 — излучающая площадь эмиттера.
Недостатками данного катода являются его низкая экономичность и ограничение по площади эмиттирующей поверх,ности, которая может быть разогрета до требуемой температуры. Например, для катода такой конструкции диамет" ром 2,5 мм и иагреваемого с помощью проволоки круглого сечения 0,35 мм получены следующие результаты; температура катода 1650 С, мощность накала l 6А!! 2, 5 В 40 Вт, долговечность— несколько тысяч часов, КПД =122. При мощности накала 19Ах3,2 В = 61 Вт подогреватель кратковременно нагревает катод до 1800 С и перегорает. Катоды большего размера на данной проволоке нагреть до такой температуры нельзя.
Дель изобретения — повышение КПД катодного узла.
Поставленная цель достигается тем, ч го в катоде прямого накала, содержащем эмиттер в виде пластины, закрепленный на держателе, пластинаэмиттера выполнена, по крайней мере, из двух частей с зазором, увеличивающимся в сторону держателя, у которого он равен
aL= 2 @ а, 5 где с1. — зазор;
Х вЂ” теплопроводность держателя
S — площадь сечения держателя„
Q — — общий тепловой поток эмиттера; — перепад температур между эмиттером и держателем.
На фиг. 1 представлен катодный, узел, общий вид; на фиг. 2 — график распределения температуры на известном катоде; на фиг. 3 — то же, на предлагаемом катоде., Катодный узел содержит эмиттер 1, закрепленный на держателе 2, концы которого с помошью опорных проводников 3 закреплены через изоляторы 4 на втулке 5.
Эмиттер выполнен в виде диска, разделенного на две части. Минимальное
3302 расстояние между ними у эмиттирующей поверхности определяется возможностями технологии. Из графиков распределения температур видно, что на предлагаемую эмиттирующую пластину катода поступает тепловой поток, равный 4 Q вместо бывшего ранее 2 Q. Если
cL22l!. -a1: то экономичность катода
0 и уменьшается вследствие уменьшения теп
10 лового потока, нагревающего эмиттирующую пластину теплопроводностью и возрастающими потерями тепла излучением в окружающую среду. При „(2Х 111
5 количество тепла, выделенное на дер1 жателе прокодящим по нему электрическим током 1, недостаточно для поддержания заданной температуры пластины, так как Q= 1 Я вЂ” °
Я
Изготовлен и испытан катодный узел
20 с эмиттирующей пластиной 3,5 мм с высотой l мм. При этом величина зазора эмиттирующей пластины в зоне держателя 0,8 мм, а в эмиттирующей зоне 0,01—
0,2 мм. В результате испытаний катодный узел был при температуре 1650 С.
При диаметре таблетки 3,5 мм потребляемая мощность 242 Вт, а КПД 237.
Формула изобретения
Катод прямого накала, содержащий эмиттер в виде пластины, закрепленный на держателе, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения КПД узла за счет обеспечения равномерного прогрева эмиттера, он выполнен, по крайней иере, из двух частей с зазором, увеличивающимся в сторону держателя, у которого он равен
d.=1% — g4
Я
Q 1 где д- — зазор; теплопроводность держателя;
gj S — площадь сечения держателя; (}. — общий тепловой поток с эмиттера; — перепад температур между эмиттером и держателем.
56 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе .
Добрецов Л.Н., Гомоюнова M.Â.
Эмиссионная электроника. М., "Наука", 1966, с, 205.
2. Акцентованная заявка Японии
1l! 53-29061, кл. 99 А ll, опублик.
1978 (прототип).
873302 мм
3 (;Риг,2 мм
3 фее. 3
ВНИИПИ Заказ 9061/78 Тираж 787 Подписное
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4