Чем покрывают катоды косвенного накала

26. КАТОДЫ ПРЯМОГО И КОСВЕННОГО НАКАЛА

Катоды прямого накала представляют собой проволоку круглого или прямоугольного сечения. Толщина ее бывает от 0,01 мм у самых маломощных ламп до 1–2 мм у мощных ламп. Короткие катоды делаются прямыми. Более длинные изгибаются в виде ломаной линии. В ионных приборах нередко катод имеет форму соленоида. Мощные катоды этих приборов изготовляют из ленты, изогнутой «гармошкой» или по винтовой линии.

Достоинствами катодов прямого накала являются простота устройства и возможность их изготовления для самых маломощных ламп в виде тонких нитей на малый ток накала. Катоды прямого накала применяются в мощных генераторных лампах для маломощных переносных и передвижных радиостанций, питаемых от сухих батарей или аккумуляторов, так как в этих случаях важна экономия энергии источников тока.

Катод в виде тонкой нити после включения накала быстро разогревается, что весьма удобно. Но большим недостатком этих катодов являются паразитные пульсации анодного тока при питании накала переменным током. Они создают большие помехи, искажая и заглушая полезные сигналы. При слуховом приеме эти пульсации проявляют себя характерным гудением – «фоном переменного тока».

Недостатком тонких катодов прямого накала является микрофонный эффект. Он состоит в том, что анодный ток пульсирует при механических сотрясениях лампы. Внешние толчки создают у катода вибрации. Расстояние между катодом и другими электродами изменяется. Это и приводит к пульсации анодного тока.

Широкое применение имеют катоды косвенного накала. Обычно катод косвенного накала имеет никелевую трубку с оксидным слоем, внутрь которой вставлен вольфрамовый подогреватель, свернутый петлей. Для изоляции от катода подогреватель покрывается массой из прокаленной окиси алюминия, называемой алундом. При значительной длине подогреватель изгибают несколько раз или скручивают по винтовой линии. В некоторых лампах катод сделан в виде невысокого цилиндра с верхним основанием, покрытым оксидом. Внутри цилиндра находится подогреватель с алундовой изоляцией, имеющий форму петли, свернутой спиралью. Катоды косвенного накала, как правило, оксидные.

Главным достоинством катодов косвенного накала является почти полное устранение вредных пульсаций при питании переменным током. Колебание температуры практически отсутствует, так как масса, а следовательно, и теплоемкость у этих катодов значительно больше, нежели у катодов прямого накала. Катод косвенного накала обладает большой тепловой инерцией. От момента включения тока накала до полного разогрева катода проходят десятки секунд. Столько же времени нужно для остывания катода.

Катод косвенного накала является эквипотенциальным. Вдоль него нет падения напряжения от тока накала. Анодное напряжение для всех точек его поверхности одно и то же. Оно не пульсирует при колебаниях напряжения накала.

Достоинством катодов косвенного накала является незначительный микрофонный эффект. Масса катода сравнительно велика, и его трудно привести в состояние колебаний.

Катоды косвенного накала имеют некоторые недостатки. Они сложнее по конструкции и обладают несколько меньшей эффективностью. Катоды косвенного накала трудно сконструировать на очень малые токи и поэтому они менее пригодны для маломощных экономичных ламп, рассчитанных на питание от батарей.

Источник

Катод косвенного накала

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.04.75 (21) 2119690/25 с присоединением заявки К (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.76. Бюллетень М 42

В. И. Кочетков и Б. М. Жулковский (71) Заявитель (54) КАТОД КОСВЕННОГО НАКАЛА

Изобретение относится к области производства вакуумных СВЧ-,приборов, в частности к конструкции катода косвенного накала с эмиттирующими и неэмиттирующими участками для применения в СВЧ-триодах, тетродах, клистронах и других приборах с секциониро ванным электронным потоком или системой электродов лучевого типа.

Из вестна конструкция катода, в которой эмиттирующие и иеэмиттирующие участки на рабочей торцовой поверхности образованы запрессованной в тело, катода молибденовой матрицей с отверстиями (1).

Од пако для использования в приборах с улучшенным токораспределением, в которых структура эмиттирующих и неэмиттирующих участков на катоде соответствует структуре управляющего (или фокусирующего) электрода, эти катоды имеют следующие недостатки: низкая равномерность и стабильность эмиссии катода из-за неравномерного раапределе ия пористости рабочего тела в основном объеме и m ячейках матрицы при размерах отверстий менее 150 мкм и толщине матрицы, необходимой для обесгечсния достаточного механического сцепления матрицы с телом катода; низкая равномерность эмиссии катода из-за неравномерности тепловых сопротивлений переходов между матрицей, ячейками и основным прессованным телом катода; неудовлетворительная плоскостность рабочей торцовой поверхности катода из-за невозможности проведения дополнительных механи iBcKHx операций (например, шлифовки), так ка к введение припуска на толщину матрицы еще больше ухудшает равномерность запрессовки в ячейках, а при малых толщи10 нах низка прочность сцепления матрицы с телом.

Известен также оксидный катод косвенного накала с чередующимися эмиттирующими и неэмиттирующимп участками, образованными

15 размещенным в эмиттирующем теле катода набором, по крайней мере, двух сеток из листового материала, одна из которых расположена на рабочей поверхности, а другая— в осно|вании тела катода (2). Одна o наиболсс

20 целесообразно использование в приборах с секционированным или лучевым электронным потоком катодов, обеспечивающих высокую плотность тока, например прессованнопропитанных.

25 При использовании такой конструкцв в прессованно-пропитанных катодах и место неравномерность и нестаби эмиссионных характеристик катод. связаны с неравномерностью з

30 прессовки и пропитки ячеек

3 на глубину, соответствующую необходимому запасу эмиссионного вещества. Катод технологически сложен в изготовлении из-за необходимости совмещения перемычек различной толщины в наборе, обеспечивающем достаточную толщину эмиссионного тела катода.

Целью изобретения является по вышение равномерности и стабильности эмиссии и упрощение технологии изготовления катода.

Эта цель достигается тем, что в предлагаемом катоде толщина и расстояние между центрами ячеек сетки в основании тела катода, по крайней мере, в два раза превышает соответсгвенно толщину и расстояние между цен гр ами ячеек сетки в IIJI0 GKoc TH рабочей поверхности.

Сетки 2 и 3 могут быть изготовлены из тугопла вкого металла (вольфрама, молибдена) одним из известных способов,,например фотоэлектрохимическим фрезерованием, и соединены между собой в набор, например, диффузионной пайкой, Сетки могут быть изготовлены также:в виде одной детали с полотнами различной структуры на противоположных сторонах листового материала.

Сетки 2 и 3 имеют одинаковую ширину перемычек 4 и 5, а толщина и расстояние между геометрическими центрами ячеек сетки 2;в два раза меньше, чем толщина и расстояние между центрами ячеек сетки 3.

Сетка 2 размещена в верхней части тела катода и формирует эмиттирующие учаспки 6 (фиг. 2), соответствующие конфитурации и размерам сеточного электрода (например, управляющей сетки в триоде), расположенного вблизи катода.

Сетка 3 размещена,в нижней части тела катода и разделяет последнее перемычками 5 на ряд секций 7 (фиг. 3), заполненных смесью порошков металлов,,пропитанных эмиссионным составом.

4 рабочих эмиттирующих участков 6 в этом случае могут быть очень малыми (например, размер ячейки может быть менее 30 мкм).

Технологически предлагаемый катод может быть изготовлен следующи м образом.

Изгота вли вают сетку с различной структурой полотен на поверхностях или две сетки 2 и 3. Если набор выполняют из двух сеток, то изготовленные сетки IIQMpbIIBBIQT с одной из сторон слоем припоя, например медью, совмещают кратные перемычки и соединяют между собой пайкой, например диффузионной.

Набо|р сеток укладывают в пресс-форму та ким образом, чтобы сетка 2 с меньшим расстоянием между центрами ячеек была расположена на основании формы.

За полняют набор сеток дозированным количеством смеси порошков тугоплавких металлов (вольф рама и рения), раосчитанным на заполнение ячеек сетки 2 на основании пресс-формы (или на 20 — 300/о превышающее объем ячеек) и производят прессование порошка в ячейках профилированным пуансоном или последовательно отдельным пуансоном, соответствующим ячейке в сетке 3.

Заполняют дозированным количеством смеси порошков ячейки сетки 3 и производят прессов ание пуансоном с плоской поверхностью.

Производят спекание таблетки и пропитку прессованного тела катода эмиссионным соста вом.

Удаляют излишки порошков эмиссионного состава и осущеспвляют шлифовку или полировку рабочей торцовой по верхности. В зависимости от размеров эмиттирующих участков и диаметра катода технология изготовления и число операций могут отличаться от описа,нных.

55 сительно перемычек сетки в основании и это не обеспечит равномерности запрессовки порошка и стабильности эмиссионных свойств катода. Это же требование обуславливает кратность соотношения шагов сеток.

На фиг. 4 представлена модификация конструкции катода, в которой равномерность распределения пористости и эмиссии достигаются сочетанием набора сеток с последовательно кратной геометрией сеток к основанию катода.

В этой конструкции сетка 2, образующая эмиттируюшие участки 6, соединена с промежуточной сеткои 8 и сеткой 3 в основании катода. Соотношение расстояния между ячейками сеток 2 и 8 выбрано равным 1: 3, а сеток 8 и 3 — равным 1: 2.

В цилиндре 9 размещен пакет или набор сеток 2, 3, 8 и производится запрессовка порош ксна на рабочей поверхности, а другая — в основании тела катода, отличающийся тем, чго, с целью повышения равномерности и стабильности эмиссии и упрощения технологии изготовления катода, толщина и расстояние между центрами ячеек сетки в основ»,íèè тела катода, по крайней мере, в два раза превышает соответственно толщину и расстояние между центрамп ячеек сетки в плоскости рабочей поверхности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент ФРГ № 2060373, кл. 21g 13/04, 1973.

2. Авт. св. № 275237, кл. Н 01J 9/04, 1968 (прототип).

3аказ 2369!10 Изд. № 1762 Тираж 963 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делагп пзобрстсппп п открытий

113035, Москва, Ж-3 >, Раушская пао., д. 4,, 6

Источник

Катоды

Основные свойства катодов

Любой электровакуумный прибор имеет электрод, предназначенный для испускания (эмиссии) электронов. Этот электрод называется катодом. Электрод, предназначенный для приема эмиттированных катодом электронов, называется анодом.

На анод подают более высокий и положительный относительно катода потенциал.

Катод должен отдавать с единицы поверхности большой ток эмиссии при возможно низкой температуре нагрева и обладать большим сроком службы. Нагрев катода в электровакуумном приборе производится протекающим по нему током.

Такие термоэлектронные катоды разделяются на две основные группы:

Катоды прямого накала представляют собой металлическую нить, которая непосредственно разогревается током накала и служит для излучения электронов ( рис. 6, а ).

Для того чтобы нить накала оставалась при разогреве в натянутом состоянии, применяют либо пружинящие держатели катода, либо нить накала растягивают вольфрамовыми пружинами, укрепленными на изоляторах.

Рис. 6. Конструкции катодов: а — прямого накала; б — косвенного накала (подогревного): 1 — нить накала; 2 — держатели катода; 3 — гильза; 4 — активный слой.

Поверхность излучения катодов прямого накала невелика, поэтому от них нельзя получить большой ток эмиссии. Малая теплоемкость нити не позволяет использовать для нагрева переменный ток. Кроме того, при нагреве переменным током температура катода не постоянна во времени, а следовательно, меняется во времени и ток эмиссии.

Положительным свойством катода прямого накала является его экономичность, которая достигается благодаря малому количеству тепла, излучаемого в окружающую среду вследствие малой поверхности катода.

Катоды прямого накала изготовляются из вольфрамовой и никелевой проволоки. Однако большая работа выхода (W 0 = 4,2÷4,5 в) определяет высокую рабочую температуру катода, вследствие чего катод становится неэкономичным. Для повышения экономичности катода вольфрамовую или никелевую проволоку (керн) «активируют» — покрывают пленкой другого элемента. Такие катоды называются активированными.

Если на поверхность керна нанесена электроположительная пленка (пленка из цезия, тория или бария, имеющих меньшую работу выхода, чем материал керна), то происходит поляризация пленки: валентные электроны переходят в керн, и между положительно заряженной пленкой и керном возникает разность потенциалов, ускоряющая движение электрона при выходе его из керна. Работа выхода катода с такой мономолекулярной электроположительной пленкой оказывается меньше работы выхода электрона как из основного металла, так и из металла пленки. При покрытии керна электроотрицательной пленкой, например кислородом, работа выхода катода увеличивается.

Подогревные катоды выполняются в виде никелевых гильз, поверхность которых покрывается активным слоем металла, имеющим малую работу выхода ( рис. 6, б ). Внутри катода помещается подогреватель — вольфрамовая нить или спираль, подогрев которой может осуществляться как постоянным, так и переменным током.

Для изоляции подогревателя от гильзы внутренность последней покрывается алундом (Аl 2 O 3 ).

Подогревные катоды, благодаря их большой тепловой инерции, обычно питают переменным током, значительная поверхность гильзы обеспечивает большой эмиссионный ток. Подогревные катоды, однако, менее экономичны и разогреваются значительно дольше, чем катоды прямого накала.

Параметры и характеристики катодов

Катоды характеризуются следующими основными параметрами:

В электронных лампах с активированными катодами вместо удельной эмиссии часто пользуются параметром,называемым допустимой плотностью катодного тока. Этот параметр характеризуется током, который можно получить с одного квадратного сантиметра поверхности катода при нормальном (рабочем) напряжении накала. Работа при токах с катода, равных току эмиссии в этих лампах, приводит к разрушению поверхности слоя катода.

где I э — ток эмиссии катода, ма; P н — мощность, затраченная в цепи накала, вт.

3. Сроком службы катода, измеряемым в часах и характеризующим время, в течение которого катод сохраняет необходимые эксплуатационные свойства. Для простых катодов считается, что уменьшение диаметра катода на 10% приводит к его гибели. Соответственно оценивается и срок их службы.

Срок службы активированных катодов определяется уменьшением площади покрытия катода активной пленкой (а следовательно, ухудшением основных параметров лампы) на 20%.

Для выбора оптимального режима работы катода необходимо знать зависимость тока эмиссии катода от его температуры. Непосредственное измерение температуры накаленного катода затруднительно, поэтому пользуются так называемой накальной или эмиссионной характеристикой катода — графически выраженными зависимостями тока накала или тока эмиссии от напряжения или тока накала ( рис. 7, а ).

Рис. 7. Эмиссионная и накальная характеристики катода (а) и схема для их снятия (б).

В схеме имеются две цепи: анодная и накальная. Контроль за напряжением накала производится вольтметром V1, непосредственно подключенным в катодную цепь; если необходимо знать ток накала, то в нее включают амперметр. При этом амперметр следует подсоединять к тому зажиму катода, через который проходят накальный и анодный токи в одном направлении: данный конец нити накала нагревается сильнее и работает в наиболее тяжелых тепловых условиях.

Величина тока накала определяется разностью показания амперметра и показания миллиамперметра, но уменьшенного вдвое (так как по этой части цепи проходит примерно половина анодного тока).

Поддерживая постоянным напряжение на аноде, снимают зависимость тока эмиссии от напряжения (или тока) накала. Эмиссионный ток появляется начиная с напряжения на катоде 1—1,5 в и резко возрастает при напряжениях накала, близких к нормальным (рабочим) значениям.

Характеристику I н = ƒ(U н ) (см. рис. 7, а ) следует снимать при разомкнутой анодной цепи. Накальная характеристика нелинейна, так как с повышением температуры катода его сопротивление увеличивается. При этом ток накала возрастает меньше, чем увеличивается напряжение накала.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Катоды косвенного накала состоят из самого катода, испускающего электроны, и подогревателя. Конструкция подогревателя ЦИи катодов прямого зависит от выбранной формы катода. Это позволяет использовать для их иакала переменный ток. [1]

Катоды косвенного накала обладают значительно большей тепловой инерцией, чем катоды прямого накала. Температура эмиттирующего слоя, нанесенного на внешнюю поверхность никелевой трубки, почти не изменяется, поэтому пульсации тока эмиссии в катодах косвенного накала практически отсутствуют. [2]

Катод косвенного накала питают напряжением постоянного тока. Кав это влияет на работу лампы. [5]

Катод косвенного накала нагревается специальным подогревателем, с которым он электрически не соединен. [6]

Катод косвенного накала выполняют в виде полого цилиндра, внутри которого помещают спираль подогревателя, изолированную от катода. Наружную поверхность цилиндра покрывают оксидной пленкой, представляющей собой смесь окислов. Поэтому такие катоды называют оксидными. Оксидные катоды отличаются высокой экономичностью и питаются обычно от источника переменного напряжения. В баллонах электронных приборов должен быть высокий вакуум, чтобы уменьшить вероятность повреждения поверхности катода при бомбардировке ее ионами остаточного газа. [7]

Катоды косвенного накала ( рис. 3, в) выполняют в виде металлических цилиндров, покрытых тонким слоем вещества 2 с большей электронной эмиссией. В цилиндры с катодным выводом 1 помещают подогреватели 3 из прямой или спиральной вольфрамовой нити. Катоды косвенного накала обладают большой тепловой инерцией, что обеспечивает постоянство температуры и тока эмиссии при питании маломощных ламп переменным током. Эти катоды применяют в большинстве ламп. Последние являются наиболее совершенными вследствие наименьшей работы выхода электронов с их поверхности, обладают большой удельной эмиссией и большой эффективностью. [9]

Катоды косвенного накала состоят из самого катода, испускающего электроны, и нити накала, выполняющей функцию подогревателя. Катодом является никелевая трубочка, покрытая оксидным слоем. Такой катод обладает большой тепловой инерцией, что позволяет накаливать его переменным током. [10]

Катод косвенного накала выполняют в виде полого цилиндра, внутри которого помещают спираль подогревателя, изолированную от катода. Наружную поверхность цилиндра покрывают оксидной пленкой, представляющей собой смесь окислов. Поэтому такие катоды называют оксидными. Оксидные катоды отличаются высокой экономичностью и питаются обычно от источника переменного напряжения. В баллонах электронных приборов должен быть высокий вакуум, чтобы уменьшить вероятность повреждения поверхности катода при бомбардировке ее ионами остаточного газа. [11]

Катоды косвенного накала имеют эмиттер, электрически изолированный от тела накала, называемого подогревателем. [12]

Катоды косвенного накала ( рис. 3, в) выполняют в виде металлических цилиндров, покрытых тонким слоем вещества 2 с большей электронной эмиссией. В цилиндры с катодным выводом 1 помещают подогреватели 3 из прямой или спиральной вольфрамовой нити. Катоды косвенного накала обладают большой тепловой инерцией, что обеспечивает постоянство температуры и тока эмиссии при питании маломощных ламп переменным током. Эти катоды применяют в большинстве ламп. Последние являются наиболее совершенными вследствие наименьшей работы выхода электронов с их поверхности, обладают большой удельной эмиссией и большой эффективностью. [14]

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

В катодах косвенного накала нить накала называется подогревателем, так как она служит для подогрева катода. После разогрева катод начинает испускать электроны. Благодаря тому что катод сравнительно массивен, его температура не меняется с частотой переменного тока. Таким образом, подогреватель нагревает катод, который создает стационарный поток электронов. [31]

Главным достоинством катодов косвенного накала является отсутствие вредных пульсаций анодного тока при питании переменным током. Колебаний температуры практически нет, так как масса, а следовательно, и теплоемкость у этих катодов значительно больше, нежели у катодов прямого накала. Катод косвенного накала обладает большой тепловой инерцией. От момента включения ( выключения) тока накала до полного разогрева ( остывания) катода нужны десятки секунд. За четверть периода ( 0 005 с при частоте 50 Гц) температура катода не успевает заметно измениться и эмиссия не пульсирует. [33]

Напряжение между катодом косвенного накала и подогревателем не должно превышать допустимого для данного типа лампы значения. В противном случае может возникнуть пробой изоляционного покрытия подогревателя, что приведет к гибели лампы. Наиболее опасным является длительное воздействие положительного потенциала по отношению к катоду. [34]

Источником электронов служит катод косвенного накала /, имеющий форму полого цилиндра с нанесенным на торцовую поверхность оксидным слоем. Катод заключен в управляющий электрод 2 также цилиндрической формы. [35]

Способы крепления самих катодов косвенного накала рассмотрены в гл. [37]

В торце узкой части расположен катод косвенного накала 2, имеющий вид небольшого цилиндра. Внутри цилиндра помещена спираль 3 для подогрева. [45]

Источник

• ← Чем покрывают картофельную запеканку
• Чем покрывают катоды прямого накала →