Прямонакальный катодный узел Советский патент 1983 года по МПК H01J1/20 

Изобретение относится к конструкци- . ям прямонакальных катодных узлов, ис- . псшьзуемых в электровакуумных приборах, в частности в магнетронах миллиметрового диапазона длин вол.. Известен прямонакальньШ катодный узел, содержащий керн, закрепленный в держателях | 1.J. Керн этих катодов изготовлен из вольф рама, тантала или ниобия,, работающих при 2000-2400 С. Эти катоды требуют большнх токов накала и имеют значительный перепад температур по длине керна, обусловленный теплоотводом на держатели. Катоды из вольфрама, тантала или ниобия имеют малую экономичность (для вольфрама О.. Известен также прямоканальный катодный узел, содержащий цилиндрический керн с эмиссионным веществом, торцовые экраны и держатели-токоподводьи Такие катоды работают при 1ООО-1200 С с экономичностью л Ю оГ При этом металлопористые катоды меньшие токи накала по сравнению с высокотемпературными 2. Однако в известной конструкции часть энергии уходит на держатели за счет теплопроводности, что вызывает увеличение тока накала и обусловливает неравномерность температуры по длине керна, что вызывает соответствующую неравномерность распределения эмиссионного тока. Цель изобретения - повышение экономичности узла и однородности распределения эмиссионного тока. , Указанная цель достигается тем, что в прямонакальном катодном узле, содержащем цилиндрический керн с эмиссионным покрытием, торцовые экраны и держатели-токоподводы, торцовые экраны и держатели-токоподводы термоизолированы друг от друга тфокладками из диэлектрика и соединены проводн1жЬми из тугоплавкого металла, погонное сопротивление 1 которых удовлетворяют соотношению R7/R, где R - погонное сопротивление керна. Ограничением величины сопротивления единиць длины проводников из тугоплавкого металла является отсутствие либо очень малая величина эмиссиц|1ного тока по сравнению с током катода. Таким образом, допустимое увеличение сопротивления единицы проводников из тугоплавко го металла зависит от конкретной конструкции катодного узла и металла, из которого они изготовленьц Термоизолирующие прокладки уменьшают передачу тепловой энергии на держатели катода, а токоподводящие проводники при большем Погонном сопротивлении, что у керна, и достаточно малой излучающей поверхности, имеют температ фу у экранов несколько выше, чем тe mepaтyра керна, что препятствует передаче тбпловой энергии с керна на держатели. Эти факторь приводят к уменьшению тока накала катода и практически одинаковой температуре по длине керна }1а чертеже схематически изображен прямонакальныйкатодный узел. Узел содержит цилиндрический керн 1 з«1крепленный торцами в экранах 2, керамические кольца 3, держатели 4 и про воднкжи 5 Керн представляет собой, например, стержень из пористого вольфрама, пропитанного алюминатом бария, либо полый цилиндр из того же материала, заполненного одинарным, двойным или тройным карбонатами ВаСОз, (ЕсбОСОа,, (а5гСа)СОз. Экраны 2 ; изготавливаются изтугоплавкого металла (например тант ла) и напрессовываются на керн 1„ На экраны 2 напрессовываются керамические кольца 3 (например из алунда - Ар). Держатели 4 изготавливаются из туго с плавкого металла) и состоят из колец, напрессованных на керамические кольца 3, и собственно держателей токоподводов Между держателями 4 и центрами экранов 2 привариваются проводники 5 из ту гоплавкого металла (например тантала). При подаче напряжения в цепь катода через держатели 4, провоан1жи 5, экраHbi 2 и керн 1 проходит ток, разогревая его. Так как сопротивление единицы дли. НЬ керна 1 меньше или равно сопротивлению единицы длины проводников 5, а ях поверхности на единиду длины меньше поверхности керна 1, то температура про водников 5 у экранов 2 к на некотором расстоянии от них более высокая, чем температура катода. Таким образом, на проводники 5 не передается тепловая зне гия с теЛа накала катода. Керамические кольца 3 уменьшают теплоцередачу энергии с керна 1 на держатели 4. Использование в конструкции предлагаемого катодного узла керамических колец 3 и тонких токоподводящих проводников 5 приводит к уменьшению перепада температуры по длине керна 1 и величины тока накала. Например, при диаметре керна катода равном 1,25 мм и его длине 5 мм, величина тока накала снижается с 25 до 15 А по сравнению с прототипом, а перепад температуры по длине керна составля:ет величину -менее 1О С. Прямонакальный катодный узел можетг быть использован, например, в магнетронах, и магнитные поля, возникающие при прохождении токов по держателям, частично суммируются рабочими магнитными полями. Накал обычно осуществляется переменным током, появляется периодическое изменение, частоты, генерируемой магнетроном, так как величина магнитного поля влияет на эту частоту. Снижение тока накала в предлагаемой конструкции катодного узла уменьшает величину изменения генерируемой частоты магнетрона, а малый перепад температуры керна по его длине приводит к более эффективному использованию катода, так как плотность эмиссионного тока оказывается практически одинаковой по всей поверхности катода. Формула изобретения Прямонакальный катодный узел,содержаший цилиндрический керн с эмиссионным покрытием, торцовые экраны и держатели-. токоподводы, отличаюшийся тем, что, с целью повышения экономичности узла и однородности распределения эмиссионного тока, торцовые экраны и держатели-огокоподводы термоизолированы друг от друга прокладками из диэлектрика и соединены проводниками из тугоплавкого металла, погонное сопротивление f которых удовлетворяет соотношению где IJg - погонное сопротивление керна. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Тягунов Г. А., Юдинская И. В. Тер моэлектронные катоды электровакуумных приборов. Успехи электровакуумной техники. М-Л., Госэнергоиздат, 1956, с. 19, 25. 2.Кудинцева Г. А. и др. Термоэлектронные катоды. М-Л.,энергия, I960, с. 16О-162 (прототип).