Термоэлектронный катод прямого накала из гексаборида лантана Советский патент 1983 года по МПК H01J1/15 

Изобретение относится к эмиссиоинлй электронике, а более конкретно ; катодам прямого iiuKiina из гексаборида лантана, иредназначекньгм ;у1я исг ользования Б электровакуумных приборах к электроннолучевом оборудовании.

Изнсстнн конструкция термоэлектронного катода прямого накала из гексаборида Лантана, в которой элемент с острийной эмиттирующей юверхиостью (монокристалл LaB) соединяется с держателем, вынолнекным а виде удлиненно apo-ftioro тела накала переменного сеченг я из (юликристаплического гексаборвда лантана. Использование в конструкции двух эпементоз эми7тируюи4его из уюкокрисгалла гексаоорида ланлана и держателя из поликристаплического гексаборида лантанп - объясняется тем, что изготовить монокристалл гексаборвда лантана с размерами, достаточными для реализащж всей холструкали из целикового материа)за в настоящее время не представляется возможным (1, Недостатками такой конструкции являются наличие соединения злгментов катода (элемент с острийиой эмиттирующей поверхностью и держатель) в высокотемпературной зоне, что снижает маденсность узла в целом, а также тех мологическйя сложность соединения двух эле-: енто я без иаоушснкя попереч ого сечения держатся:- при его мзлых 1ол1цинах. Известна также, комструкци.ч термоэлектрончо:-о К;тода tips моги яакала кз гексаборида лантана. J3 которой зг.гаттирзю;.ца5:1 поверхность ч держатели представляют собой единое целое в стеряагя с jia30M. Стержень в об.гасти .эм тгкру}01дей поверхности имеет меньшее сечение,, че,м на остальной длине 21. Иедостат5;:ами описанной конструкш и являются относительгго большая иротяженноеть стержня, необходимая ,для реализации конструк U узла, что в ев о -о.очередь определяет необходимость изготовления исходной заготовки из госсаборид.:; .Tjair.iaHa больших размеров и исключает по эчой ричине иенользонание в консгрук1ШИ узла :.:(онокриеталлов гекеаборида п,аит;иа, недостаточная стенень ,локализации и;,грева в области эмиттиругощей поверхности, что приводит к значительной потребляемой мощности, и значительное изменение расстояни от эмиттирующей :оверхности до электродов 1рибора ш;и ус1ановки при нагреве.за ечет тенловотч/ расптирения стержня. Цель изобретения - локализация зоны нагрева вблязи. э.минирушщей Г1оверхпос1и, Указанная цель достигается тем, что :i термрэлектрлшом катоде прямого накала из гексаборида лантама, вьзиолиенно.м в виде стержня с пазп.м. стерже(Ь в области, прилегающей к зми1ткрук1н.ей говерхнисти, имеет по крайней мере два симмегричных дополнительных

паза, перг1еидикулкрмь х пазу s стержне и нз Г равлеш)ьгх навстречу друг , причем ГШО щади поперечного сечения стержня между дополрщтельным пазом и гфотивоположной стороной стержня равны, а отноюление этого сечения к площади по.черечного сечс-ния стеришя у основания составляет ОД--0,3.

На чертеже 1федстав;;:ена конструкция тер1моэлектрон11ого катода гзрямого накала из гексаборида, лантана. Катод содержит эмттирующую поверхность j дерх-сатели из стер;«кя 2, основной наэ 3, дополнительнь е лазы 4 основание J из щэлектрикй с вывояа,мй а БИНТ б. Пределы значений отнонтеиий I.iCJituy площадя.ми 1 онеречнь5х ссчеьчта стержня, заключенными между дополнительным:; пазами, а также догюлните,пьными пазами и пpoтивol oлoж -fы И сторонами стер)дая, и площадью поперечного сечения держателя у ос::-юзания оггределень:; экспериментально исхорл из треб званий обеспечить знач:йтел;оное coKpsmei-u-je размеров исходной заготовки из гексаэори.ца лантана при сохраненки работоспособности узла в целом и локализацию зоны нагргва вблизи эмиттирующей поверхности. При значениях велич:шьг отношения площади поперечного сечения стержня между допо.лнительны.ми пазами, s также площади i oi:spe4itoro сечения мевду дополнительным riasorvf и проти зопол:ож- ой стороной стержня к шощади поперечного сеченкя стерл,кя у осиовагй-ш бо.пьjiKX 0,3 О/;ожмтельиого эффекта от предлагаемого изобретения за счет увеличения развернутой длины нагргваемогс; участка стержня-держнтеля и улленьшенкя его ггоперечного сечения на этом участке не наблюдается, что, соответственно, не приводит к уменьшениро размеров исходной Заготовки и локализации нагреваемой зоны вблизи эмитткрующей поверхности. Яри значениях величинь отношения площади поперечного сечения, стержня междз до 1о:7нителытыми пазами, а также :тлощади поперечного сечения между до1то,.пьным пазо.м и , нротивоноложной еторо:-юй к площади понеречного сечения С(сряк я у основания меньших 0,1 механическая прочность участков между донолнительнь ми пазами, а также между донолнительными гшзами и противогюгюлшымв сторонами стержня мала, что не 1,о::и.оляет изготавливать узлы с ripHCMJieMMM для производства выходом romibix я создает сгож.посги при зксилуатации узла в приборах или оборудова1ши. П р и м е р, Змиттнрующглй злемен-i выполняют в виде стержня с размерами 1 х 1 л.м и размером 0,2 мл-, i;pox;j,:uniutrvi посередине. Длина, змиттируюше О элемент; 8 :х;м. Вблизи змиттирующей новерхностп на расстоянии 0,5 MFvi от нее вьлюдня от (-1лпитель, пазы

размером 0,05 мм перпендикулярно к основному пазу по три с каждой стороны. Расстояние между пазами 0,25 мм. Длина паза 0,75 мм. В паз у основания эмиттирующего элемента вставляют гшастину из нитрида бора размерами j 5x5 мм и толщиной 0,2 мм. Эмиттирующий элемент механически зажимают у основания токоподводами, установленными на основании из диэлектрика.

. Для сравнения отметим, что для изготовле-. ю ния аналогичного катода по описанному ранее конструктивному варианту длина эмиттирующего стержня, т. е. заготовки, должна быть равной 12 мм (вместо 8 мм), причем поперечное сечение стержня-держателя вблизи эмигги- 5 . рующей поверхности на длине 4 мм должно быть 0,1 мм (вместо 0,4 мм), что реализовать при изготовлении сложно.

Таким образом, при использовании предлагаемого изобретения достигаются: сокращение раз- 2о

меров заготовки исходного материала при сохранении эксплуатационных параметров узла в целом, что является важным, так как изготовить заготовки больших размеров из гексаборида лантана требуемой чистоты и плотности сложно; локализация нагрева в области эмиттирующей поверхности, тго приводит к сокращению потребляемой узлом мощности; уменьшение изменения расстояний от эмиттирующей поверхности до ближайщих электродов при нагреве за счет термического расширения, что , улучшает условия фокусировки и повышает разрешающую способность электронного луча в приборах или оборудовании с разработанным катодом.

Проведенная долговечность для катодного узла составляет 200 ч. Потребляемая на накал мощность не превышает 5 Вт..

ТЕРМОЭЛЕКТЮННЫЙ ЕСАТОД ПРЯМОГО НАКАЛА ИЗ ГЕКСАБОРИДА ЛАНТАНА, выполненный в виде стержня с пазом, о т л И чающийся тем, что, с целью локализации зоны нагрева вблизи эмипирующей поверхности, стержень в области, прилегающей к эмиттирующей поверхности, имеет по крайней мере два симме1ричных дополнительных паза, перпендикулярных пазу в стержне и направленных навстречу друг Другу, причем площади поперечного сечения стерся между дополнительными пазами и между дополнительным пазом и противоположной стороной стержня равны, а отношение этого сечения к площади поперечного сечения стержня у основания составляет 0,1-0,3. (Л аЙЕ« VcvS ел Сдд