Электронная лампа
Иллюстрации
Реферат
"с роювн я . "2СКЯ
: - ;:>элиотами 4ФЮА
Ж 9834
; Ч,, Класс 21 g>
ПЛТ НТ НЛ ИЗОБРЕТ НИ1:
ОПИСАНИЕ электронной лампы.
К ппааттееннтту у ВВ, И. Волынкина, заявленному 30 апреля 1926 года (ваяв. свид. J4 8267).
О.выдаче патента опубликовано 31 мая 1929 года. Действие патента распространяется на 15 лет от 31 мая IS29 года.
1, = (3)
> 1/m(L — 2х) m — 1 (2) ХО
)а = 2 пЬ + — «хо А т или о
m 1
1 = (m1) L — 2х, + L — 2хо kVm—
m .> (S т — i m — z
-- (m — 1) L, 1/т (4) Объяснение отклонения действительных характеристик электронных ламп от ур — ия Чайльда-Лангмюра было дано Экклсом, который показал, что наблюдаемые отклонения зависят от неравномерного распределения температуры у концов катода.
При помощи подобных же рассуждений автором предлагаемого изобретения, в целях устранения этих отклонений и для возможности построения электронной лампы с прямолинейной характеристикой, выведена более удобная зависимость тока насыщения на единицу длины катода в функции расстояния от его конца:
1, = sV — Const., (1) где ) — ток, исходящий из катода, V — приведенное напряжение и Я вЂ” коэффициент пропорциональности. Если ток на единицу длины катода, ограничиваемый пространственным зарядом, выражается законом
) /с P/m то для достижения прямолинейности характеристики ток насыщения на единицу длины катода по обе стороны от середины должен подчиняться выражению: где х — расстояние от конца катода и L — вся длинв катода. Вывод последнего выражения основан на определении площади 1, отсекае мой линией тока на единицу длины, ограничиваемой пространственным зарядом, и кривой тока насыщения на единицу длины. В. справедливости выведенного условия можно убедиться следующим образом. ОтОдо некоторогох, анодный ток на единицу длины определяется насыщением и подчиняется выражению (3), от х, до
L —, благодаря избытку насыщения,. он не зависит от координаты и определяется выражением (2). Следовательно, полный ток
1, =.4,10 (6) Так как при расстоянии от конца хо имеет место равенство 1,.=1„, то 1 приравнивая правые части (2) и (3), определяя отсюда (L 2хо) и подставляя в (4), после преобразований получаем:
1„= s V — Const., (1) где постоянная равна последнему члену формулы (4).
В частности, если т= /2 (ур — ие
Чайльда-Лангмюра), то
ЯЗ
1 — Π296 P(L 2 )q
В предыдущих формулах под Vnoнималось приведенное напряжение; для трехэлектродных ламп, напр., V=- V + V, + Vu, где V, анодное напряжение, V, — напряжение сетки, V> — контактная разность потенциалов и, — коэффициент усиления. Для ламп других типов приведенное напряжение может быть найдено известным образом. В частных случаях, напр., при неV эквипотенциальном катоде, может зависеть также и от координаты.
Зная эту зависимость в аналитическом или графическом виде, нетрудно в выведенные формулы ввести необходимые поправки.
Имея выражение (3), которое в дальнейшем будет представляться в виде
1; = -- ---- (5) В (1 — 2 — -) и приравнивая правую часть зависимости тока насыщения от температуры, например, по формулам
Ричардсона и др., можно найти искомую зависимость температуры от координаты для выполнения прямолинейности характеристики .для случая катода однородного строения.
Очень удобно выразить ток на: сыщения следующим образом:
Эта эмпирическая формула,по утверждению автора, согласуется с опытом. Если приравнять (5) и (б) и прологарифмировать, то после преобразований получается; а
7 —
А, х (7)
«4 — — — q log 1 — 2
В L
Искомая зависимость температуры от координаты, конечно, может быть найдена и при помощи других эмиссионных формул. ОчеL видно, что при х= -температура не может равняться бесконечности, а будет иметь некоторое конечное значение, и притом обычно постоянное на большем или меньшем участке катода. Таким образом при повышении напряжения V наступает момент, когда прямолинейность нарушается и анодный ток начинает постепенно приближаться к своему насыщению. Чем большая часть однородного катода имеет равномерную температуру, тем скорее наступает этот момент и тем меньшая часть характеристики имеет прямолинейный вид. Отсюда полу. чается важный вывод, что для получения электронной лампы с прямолинейной характеристикой, следует стремиться так сконструировать однородный катод, чтобы кривая температуры в середине не имела прямолинейного участка, т.-е. как-раз обратно тому, к чему обычно стремятся на практике, добиваясь получить как можно больший участок катода с одинаковой температурой.
Расчет сечений катода, имеющего заданное распределение температуры представляет обычную математическую задачу. Этот расчет может быть произведен на основании известных дифференциальных уравнений теплового равновесия накаленного электрическим током проводника. Подставляя в эти ур — ия, например, формулу (7), можно найти алгебраическое ур — ие, связывающее,диаметр и условия охлаждения на боковой поверхности в функции от длины катода. Здесь предоставляется ряд возможностей.
Например, можно задать одинаковый закон излучения на боковой поверхности катода по всей его длине, тогда последний получается переменного сечения, можно и наоборот, сделать катод цилиндрическим, но экранировать его различным образом. Осуществление катодов переменного сечения, а также экранирование их, может быть произведено известными в технике способами. Кроме того, выполнение катода с заданным распределением температуры может быть достигнуто и„не прибегая к указанным расчетам, следуя часто применяемому на практике (когда известна конечная цель) „методу последовательного приближения".
Для построения катодной лампы с прямолинейной характеристикой ур — ия (3) и (5) являются основными и формула (7) является лишь их следствием для катода однородного строения с одинаковой эмиссионной способностью по всей поверхности (постоянные А„и а в формуле (6)). Требуемое формулой (3) распределение эмиссии может быть получено также и в катоде с постоянной или переменной температурой при помощи неравномерного распределения на его поверхности активного вещества. Например, катод можно осуществить в виде равномерно подогреваемого тела любой формы, нанеся на него активное вещество таким образом, чтобы его густота или эмиссионная способность подчинялась формуле (5).
Это нанесение удобно осуществить, обмотав катод проволокой или лентой с переменным шагом, покрытой известным образом активным веществом, например, окисями щелочноземельных . металлов. Расчет шага в функции координаты для получения нужного распределения эмиссии производится на основании формул (3) или (5) и заданного распределения температуры.
Предмет патента.
1. Электронная лампа с накаливаемым катодом, характеризующаяся применением катода, способность которого испускать электроны меняется по длине катода таким образом, чтобы ток насыщения У, (эмиссия) с единицы длины катода на расстоянии х от конца катода выражался формулой
S 1 m — 1
„,i,1/т (L — 2х) ) где L длина катода, а Ф, m, s— коэффициенты, входящие в формульп У„= sV v У„= ЙР", B аоторых ӄ— электронный ток лампы, Ve — приведенное напряжение, У, — электронный ток с единицы длины катода, ограничиваемый пространственным зарядом.
2. Форма выполнения охарактеризованной в и. 1 электронной лампы, отличающаяся тем, что катод имеет поперечное сечение, изменяющееся от середины к концам.
3. Форма выполнения охарактеризованной в и. 1 электронной лампы, отличающаяся применением экранов, расположенных так, чтобы изменять температуру катода и тем менять эмиссию.
4. Форма выполнения охарактеризованной в и. 1 электронной лампы, отличающаяся тем, что испускающее электроны вещество распределено неравномерно по поверхности катода.