Холодный катод

Холодный катод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >907633 (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 28. 03.80 (21) 2902923/18-21 (51)М. Кд. с присоединением заявки М

Н 01 3 1!30

Государстееииый комитет (23) Приоритет

IIo делом изобретеиий и открытий

Опубликовано 23. 02. 82. Бюллетень Юе 7

Дата опубликования описания 23. 02. 82 (53) УДК621 385. . 0 32. 212 (088, 8) (В. И. Иельник, В. В. Иорозов, A. В. Бесов и В.Я.Шлюко

Киевский ордена Ленина политехнический ин итут :-, им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической., революции (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) ХОЛОДНЫЙ КАТОД

Изобретение относится к газораз рядным источникам электронов на основе высоковольтного тлеющего разряда, формирующим электронные пучки различного профиля и применяемым, в основном, в технологических целях для сварки, плавки, пайки, отжига, испарения различных материалов и др.

Известны холодные катоды для гаэораэрядной электронной пушки на основе алюминия, тантала и др. Такие

1О катоды изготавливают механической обработкой.

Недостатком этих катодов является низкий коэффициент ионно-электронной эмиссии и недостаточно высокая стабильность работы, особенно, наиболее широко применяемых катодов иэ алюминия °

Возможно применение в газоразрядных пушках катодов из других материалов и сплавов, наиболее эффективными иэ которых является гексаборид лантана, обладающий высоким коэффициентом ионно-электронной эмиссии 11.

Катоды из гексаборида лантана изготавливают в виде таблеток и механическим способом крепят в катодном узле пушки, что не обеспечивает необходимого теплоотвода из-за плохого контакта гексаборида лантана с элементами конструкции при нагреве под воздействием ионной бомбардировки.

Это снижает предельную плотность тока с катода, удельную и общую мощность пушки и затрудняет использование катодов небольших размеров для получения электронных пучков с малым углом сходимости.

Известен холодный катод для электронной пушки, в котором эмиттер из гексаборида лантана закреплен в металлическом керне на охлаждаемом основании (23.

Однако пушки с такими катодами имеют низкую энергетическую эффективность и стабильность за счет плохого

907633

Формула изобретения теплового контакта между эмиттером материала и окружающей частью катода.

Цель изобретения - повышение эффективности и стабильности работы холодного катода газоразрядных электронных пушек на основе высоковольтного тлеющего разряда.

Поставленная цель достигается тем, что в холодном катоде газоразрядной электронной пушки, содержащем 1î эмиттер на основе гексаборида лантана, закрекленный в металлическом керне на охлаждаемом основании, эмиттер выполнен из сплава гексаборида лантана, содержащего 10 — 30 вес. 3 никеля или кобальта, и соединен с керном припоем из сплава никеля, содержащего 4 — 5 вес. ь бора.

На чертеже изображено предлагаемое устройство. ю

Катод содержит эмиттер 1 катода закреплен пайкой на металлическом керне 2. Весь катод через уплотнение

3 закреплен с помощью прикатодного электрода 4 на водоохлаждаемом осно- 25 вании 5. Катодный узел окружен анодом б.

Эмиттирующая часть катода изготовлена из сплава гексаборида лантана и никеля или кобальта, содержание кото- зо рых составляет 10-30 вес. 4. Содержание металлов в этих пределах практически не изменяет коэффициента ионно-электронной эмиссии сплавов относительно чистого гексаборида лантана, 5 в то же время увеличивает их теплопроводность и стойкость к ионной бомбардировке.

Технология изготовления предлагае о мого катода заключается в следующем.

Исходные порошки гексаборида лантана и никеля (кобальта) крупностью не более 5 MKM смешиваются в шаровой мельнице, футированной твердым спла45 вом, в среде этилового спирта. Продолжительность смешивания не менее

40 ч позволяет получать равномерное распределение компонентов сплава.

После сушки вводится 15 -ный раствор поливинилового спирта в воде и смесь гранулируется. Прессование проводится при 2-3 т/см -. Температура спекания зависит от содержания металлической компоненты сплава и находится в интервале 1300 — 1600 С. Пористость после спекания не превышает 0,1 i.

Пайка эмиттера проводится следующим образом.

Подложка из никеля или сплава, имеющего в своем составе никель,покрывается слоем 1- 1,5 мм порошка припоя из сплава никеля, содержащего 3вес. 3 бора. Такой состав сплава имеет низкую температуру плавления, а также хорошо смачивает керн и эмиттирующую часть. Сборка из керна и эмиттера нагревается в нейтральной или восстановительной среде до 11001150 С со скоростью 20-30 град/мин и выдерживается 3 — 5 мин. После охлаждения катодный узел может дорабатываться механизчески для придания более точной конфигурации катоду.

При работе пушки в камере создается давление 10 "- 10 мм рт. ст.Между катодом и заземленным анодом прикладывается ускоряющее напряжение величиной десятки кВ. В пушке зажигается тлеющий разряд с плазмой, локализованной в промежутке анод - обрабатываемое изделие 7. Положительные ионы из плазмы 8 ускоряются полем катодного падения потенциала и бомбардируют катод, выбивая из него электроны, которые формируются в пучок

При этом на катод переносится до

70i всей мощности разряда, что приводит к недопустимому нагреву катода.

Применение сплавов гексаборида лантана с никелем или кобальтом, имеющих высокий коэффициент ионно-электронной эмиссии, позволяет повысить плотность тока эмиссии, улучшить фокусировку за счет получения беспористых катодов, увеличить теплопроводность эмиттирующей части катода и улучшить качество пайки по сравнению с чистым гексаборидом лантана.

Интенсивное охлаждение катода, например водяное, возможное за счет образования теплового контакта в результате пайки эмиттера катода с керном позволяет повысить энергети1 ческую эффективность пушки в 2 — 2,5 раза, а также обеспечивает стабильность тока электронного пучка в течение сотен часов работы, что расширяет функциональные возможности газоразрядных пушек данного типа, в частности в области сварки.

Холодный катод газоразрядной электронной пушки на основе высоковольт907633 доУа 1

Составитель Г.Жукова

Редактор Н.Бобкова Техред M. Надь

Корректор Н.Стец

Заказ 818 Тираж 758 Подписное

ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ного тлеющего разряда, содержащий эмиттер на основе гексаборида лантана, закрепленный в металлическом керне на охлаждаемом основании, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения энергетической эффективности и стабильности работы пушки, эмиттер выполнен из сплава гексаборида лантана, содержащего 10

30 вес. 4 никеля или,<обальта,. и сое- 10 динен с керном припоем из сплава никеля,содержащего 4 — 5 вес. бора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. МорЬзов В.В. и др. Исследование материалов холодных катодов газоразрядных электронных пушек. нЭлектронная техника", серия "Материалы", 1976, вып. 10, с. 86-89.

2. Авторское свидетельство СССР

N 671583, кл. Н 01 J 1/14, 37/06, 1979 (прототип) .