Эрозионно-стойкая электроизоляция для термоэмиссионного преобразователя Советский патент 1991 года по МПК H01J45/00 

Изобретение относится к термоэмиссионному приборостроению и может быть ис- пользовано в термоэмиссионных преобразователях (ТЭП) любого типа.

В конструкциях ТЭП широко используются керамические материалы в качестве высокотемпературной электроизоляции электродов (элементы электроизоляции эмиттера и коллектора относительно корпуса, элементы фиксации межэлектродного зазора и т.д.). В большинстве конструкций эти элементы находятся в непосредственном контакте со средой межэлектродного пространства, т.е. с цезиевой плазмой.

Известны работы, в которых исследовались свойства тугоплавких оксидов с целью определения возможности их применения в качестве высокотемпературной электроизоляции ТЭП.

Наиболее широкое распространение в качестве электроизоляционных материалов ТЭП подучили оксиды алюминия (АДОз) и бериллий (ВеО). Их свойства хорошо изучены, а технология изготовления деталей из этих материалов достигла определенного прогресса. Однако в известных работах высказывается предположение о возможности взаимодействия оксида алюминия с цезиевой плазмой. Термодинамический анализ устойчивости ряда тугоплавких оксидов показал возможность взаимодействия с цезиевой плазмой большинства из них, в том числе оксидов алюминия и бериллия.

Взаимодействие материала элементов электроизоляции ТЭП с цезиевой плазмой ограничивает возможность их применения и в конечном счете сокращает срок службы ТЭП.

Целью изобретения является увеличение срока службы элементов электроизоляции цезиевого ТЭП.

Указанная цель достигается применением в качестве материала элементов высокотемпературной электроизоляции ТЭП (например, элементов фиксации межэлектродного зазора) керамического материала

на основе тугоплавких оксидов металлов, имеющих отрицательное значение энергии средства к электроду, например оксида скандия, оксида гафния и т.д.

В таблице приведены значения скорости по- 1 ери массы образцами некоторых тугоплавких оксидов в вакууме, парах цезия и цезиевой плазме межэлектродного пространства ТЭП, при Т 1870 К.

Как видно из таблицы, оксид скандия и оксид гафния не подвержены плазменной эрозии в данных условиях. Это свойство оксидов может быть объяснено отрицательным значением величины энергии сродства к электрону у элементов Sc и Hf (-0,73 и -0,63 эВ соответственно), в то время, как у Be и AI они составляют +0,38 и 0,5 эВ соответственно.

Оксиды с положительным значением величины энергии сродства к электрону у металлов (например, AlaOa или ВеО в условиях плазмы ТЭП легко образуют отрицательные ионы АГ, АЮ, Be, которые в дуговом режиме работы ТЭП ускоряются подобно электронам в электростатическом поле межэлектродного пространства, что приводит к резкому увеличению эрозии материала. Применение указанных оксидов в качестве материала элементов высокотемпературной электроизоляции ТЭП возможно благодаря свойству этих материалов - устойчивости в цезиевой плазме ТЭП, что позволило существенно увеличить надежность и срок службы ТЭП.

Формула изобретения Применение тугоплавких оксидов металлов, имеющих отрицательное значение энергии сродства к электрону, например, оксида скандия, оксида гафния и т.д., в качестве эрозионно-стойкой электроизоляции преимущественно для термоэмиссионных п реобразовател ей,

Изобретение относится к термоомисси- онному приборостроению. Целью изобретения является увеличение срока службы элементов электроизоляции цезиевого термоэмиссионного преобразователя. Для этого в качестве последней применяют тугоплавкие оксиды металлов, имеющих отрицательное значение энергии сродства к электрону, например оксид скандия, оксид гафния. 1 табл.