Изобретение относится к катодной электронике, конкретно к термокатодам и катодам холодного типа, применяемым в газоразрядной технике, и может быть использовано в низкоточных вакуумных электронных приборах, а также в газоразрядных приборах с тлеющим, дуговым и искровым разрядами.
Известен материал для электродов газоразрядных приборов, в котором в качестве эмиссионного вещества используются щелочноземельные металлы со следующим содержанием, мас.%: карбонат бария 5,0-5,8; карбонат кальция 1,0-1,2; никель 68,5-70; молибден 23-25,5 [см. патент RU 2101796, кл. Н 01 J 1/14].
Известно, что барийкальциевые катоды работают при температурах 1100-1200oС. Такие катоды не работают эффективно при низких температурах, т.к. работа выхода щелочноземельных металлов - высокая. Кроме того, щелочноземельные металлы имеют низкий коэффициент вторичной ион-электронной эмиссии, поэтому при работе газоразрядных приборов в месте привязки дуги к катоду происходит сильный разогрев, что ведет к распылению вещества и сокращению срока службы приборов.
Известен термоэлектронный катод, в котором используется алюмосиликат цезия в качестве эмиссионного вещества следующего состава:
хСs2O•yАl2O3•zSiO3,
где х=1-3; y=1-2; z=1-6,
[см. патент SU 580599, кл. Н 01 J 1/14].
Алюмосиликат цезия - термически неустойчив, что приводит к быстрой его распыляемости, а это уменьшает срок службы.
Эти недостатки устраняются при новом техническом решении, которое достигается тем, что в катодах используется эмиссионное вещество следующего состава:
х(окись или галоген щелочного металла)•y(галоген кремния или галоген или окись германия)•z Аl2О3.
Окись или галоген щелочного металла в составе эмиссионного вещества обеспечивает высокую эмиссию катода. Галоген кремния или галоген или окись германия вводятся в состав эмиссионного вещества в качестве стеклообразователя, который обеспечивает диффузию щелочного металла к поверхности катода. Окись алюминия участвует как дополнительное связующее вещество, не дающее распыляться эмиссионному веществу, в состав которого входит температурно-неустойчивое вещество окиси или галогена щелочного металла, при высокотемпературном разогреве катодов. Поэтому такой состав обеспечивает высокую эмиссионную способность катода и его нераспыляемость при работе.
Примером может служить газонаполненный защитный разрядник, содержащий цилиндрический изоляционный корпус, в котором соосно установлены два электрода, образующих с корпусом вакуумно-плотную оболочку и выполненных в виде металлических колпачков, на торцевой поверхности которых расположен медный губчатый катод с привесом меди в пределах 10÷500 мг/см2, в порах которого расположено эмиссионное вещество 2KF•SiF4. Радиус зерен порошков меди и 2KF•SiF4, примененных для катода, лежит в пределах 45÷71 мкм.
Применение эмиссионного вещества состава 2KF•SiF4 по сравнению с аналогом обеспечивает:
1) пониженную распыляемость активного вещества вследствие низкого давления насыщенных паров при высоких температурах;
2) повышенную ион-электронную эмиссию с катода.
Это было проверено экспериментально, с использованием связи положения минимума кривой Пашена (pd)min (р - давление инертного газа, d - межэлектродное расстояние) и коэффициента вторичной ион-электронной эмиссии γ:;
(pd)min=(2,73/А)(ln(1+1/γ),
где А - коэффициент газа.
В табл. 1 приведены экспериментальные данные положения минимума кривой Пашена и расчетные коэффициенты вторичной ион-электронной эмиссии в смеси инертных газов 99% Ne+1%Ar для различных эмиссионных веществ.
3) повышенную устойчивость материалов катода к отравляющим веществам среды, в которой изготавливаются разрядники. Это положение подтверждено экспериментом, в котором сравнивались параметры разрядников с катодами, пролежавшими на воздухе: 1) 2 часа; 2) 15 суток.
Параметры разрядников не отличались, что доказывает устойчивость катодов на основе патентуемого вещества к отравлению на воздухе. Разрядники на основе алюмосиликата цезия по данным разработчиков меняют свои эмиссионные характеристики уже через 3 суток.
Применение 2KF•SiF4 позволило повысить срок службы разрядников, снизить время запаздывания, снизить среднеквадратичные отклонения статического напряжения зажигания, повысить ресурс. Сравнение разрядников с катодами, основанными на алюмосиликате цезия и 2KF•SiF4, показано в табл. 2.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ХОЛОДНЫЙ КАТОД ДЛЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ПРИБОРОВ | 1990 |
|
SU1777502A1 |
ЭЛЕКТРОД ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА | 2000 |
|
RU2176118C1 |
Материал для холодного катода и способ изготовления холодного катода (его варианты) | 1981 |
|
SU1115619A1 |
Материал для катода | 1986 |
|
SU1376822A1 |
Термоэлектронный катод | 1979 |
|
SU813529A1 |
МАТЕРИАЛ ДЛЯ КАТОДА СИЛЬНОТОЧНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ | 1995 |
|
RU2087982C1 |
Источник отрицательных ионов | 1980 |
|
SU854197A1 |
СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА ПУЧКА ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ИОНОВ | 1997 |
|
RU2105368C1 |
ГАЗОРАЗРЯДНЫЙ ПРИБОР С ХОЛОДНЫМ КАТОДОМ | 1995 |
|
RU2089003C1 |
Способ изготовления термоэлектронных эмиттеров | 1982 |
|
SU1056304A1 |
Изобретение относится к области электрорадиотехники, а именно к эмиссионному веществу, используемому в материале для термокатода или катода холодного типа, и может быть использовано при производстве термокатодов или катодов холодного типа. Техническим результатом предложенного изобретения является понижение распыляемости активного вещества катода, повышение ион-электронной эмиссии катода и повышение срока его службы. Материал для термокатода или катода холодного типа, применяемый в качестве эмиссионного вещества, содержит х (окись или галоген щелочного металла) • y (галоген кремния или галоген или окись германия) • z Al2О3, где х=1...3; y=1...5; z=0...3. 2 табл.
Материал для термокатода или катода холодного типа, применяемый в качестве эмиссионного вещества, содержащий окись алюминия, отличающийся тем, что эмиссионное вещество дополнительно содержит окись или галоген щелочного металла, галоген кремния или галоген или окись германия и имеет следующий химический состав:
х(окись или галоген щелочного металла)•у(галоген кремния или галоген или окись германия)•z Аl2О3,
где х= 1...3;
y=1...5;
z=0...3.4
Термоэлектронный катод | 1976 |
|
SU580599A1 |
ЭЛЕКТРОД ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА | 2000 |
|
RU2176118C1 |
RU 1706327 A1, 20.01.2000 | |||
МАТЕРИАЛ ДЛЯ КАТОДА СИЛЬНОТОЧНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРОВ | 1995 |
|
RU2087982C1 |
US 4052634 А, 04.10.1977 | |||
DE 2849606 В2, 17.06.1980 | |||
0 |
|
SU158454A1 |
Авторы
Даты
2003-06-10—Публикация
2001-12-10—Подача