Катодная лампа Советский патент 1924 года по МПК H01J21/10 

В обыкновенных электронных лампах катодом служит проволока, накаливаемая электрическим током, который создает в ней некоторое падение напряжения. Вследствие этого, разность потенциалов между анодом и катодом в разных его точках будет неодинакова, уменьшаясь по направлению к положительному концу катода. То же самое можно сказать и относительно сетки. Уменьшение анодного и сеточного напряжения приводит к постепенному уменьшению электронного тока на единицу длины катода, по мере удаления от отрицательного конца нити, являющегося обычно общей точкой цепей лампы. В усилительных лампах, как показывают подсчеты, это уменьшение может достигать 50/о, а для ламп с малым анодным напряжением это ослабление будет еще значительнее.

В том случае, когда общая точка присоединена к искусственной нулевой точке или к положительному концу нити, то по мере удаления от него разность потенциалов также возрастает и у отрицательного конца нити она будет больше на величину падения напряжения в ней. Следовательно, независимо от способа присоединения анодной цепи, влияние накала всегда сказывается в том что у положительного конца нити электронный ток на единицу длины меньше, чем у отрицательного.

Таким образом, видно, что использование накаленного катода в обычных лампах с неизменным расстоянием между электродами по всей длине нити оказывается далеко не полным. Самым простым средством для устранения этого недостатка является, конечно, создание на катоде эквипотенциальной поверхности, что и делается некоторыми фирмами, например, Westinghouse в Америке. В этих лампах накаливаемая нить покрывается изолированно проводящей оболочкой, которая и служит источником электронов. Простой по мысли способ вызывает, однако, при его практическом применении ряд серьезных затруднений, вытекающих из необходимости надежно изолировать в электрическом отношении при высоких температурах катод от нити, его нагревающей, и в то же время создать хорошую тепловую проводимость изолирующего слоя.

Эти конструктивные затруднения побудили искать другой способ для повышения использования катода, не прибегая к эквипотенциальной поверхности.

Сущность предлагаемых для этой цели конструк1щй, являющихся предметом настоящего заявления, заключается в следующем. Как известно, ток через пустоту, на единицу длины катода, в цилиндрическом триоде может быть выражен равенствами: . , (i.+ t..) + .+ M (i + ,iO. 2пХ, ,« р.- 2.т г V - разность потенц. между анодом и катодом, V - разность потенц. меиаду сеткой и катодом, V - контактная разность пот. между анодом и катодом, К,. - контактная разность пот. между сеткойи катодом, /.t - коэффициент усиления, обратный проницаемости, Х - радиус сетки, Х - „ анода, t - шаг спиральной сетки, г - радиус проволоки сетки. Вследствие неравномерного распределения температуры вдоль катода, разности потенциалов 1/ и V не являются линейными функциями длины нити, но могут быть представлены таковыми с доститочным приближением, следовательно: «„.--.4 .... (3) . ™-Ч,4 . - (4) где 1/ и V - разности потенциалов, отнесенные к отрицательному концу нити, Z-координата, L-длина нити и К - падение напряжения в катоде. Подставляем (3) и (4) в (1), после преобразований получаем:

(v.o+v,,,,} + t(y,

(1+W X, Z

V,,(l+.0

L у,(+vjJ

Как видно из последнего выражения, плотность тока через пустоту про постоянной величине Х, и /.(. уменьшается по мере приближения к положительному I

т.-е. закон изменения радиуса конической сетки. Подобным же образом можно найти выражение для расстояния А , в случае плоских электродов:

/7

А .А- (b-a-fj

у - у л an Z с - со { .) г)

где а определяется прежним уравнением (8). концу нити (увеличение Z). Для того, чтобы поддержать ее на одной величине, можно сделать, например, Х функцией от Z, т.-е. вместо цилиндрической сетки взять сетку другого вида, напри.мер, в первом приближении - коническую. Из формулы (5) непосредственно следует, что при надлежащем выборе постоянных в случае изменения радиуса сетки по закону: ,.™(i-«4T- (6) плотность электронного тока не будет зависить от координаты. Подставляя (6) и (5), получаем: (l-rfO A;/ УП (1-:-Д)4 Tv Tjn +MTlCT l-aДля удовлетворения независимости У от Z, очевидно нужно выбрать коэффициент а так, чтобы: ± (8} ,, I I/ N -f (,..) + ,-СК,„-1-1/,,) Выведенное условие постоянства у, как видно из формул (7) и (8), теоретически имеет место лишь для выбранной рабочей точки характеристики (V V п V -V }. 1-0Cl)f Но расчет показывает, однако, что практически постоянство плотности тока благодаря влиянию контактной разности потенциалов сохраняется, при изменении напряжения сетки в ту и другую стороны от V. в довольно широких пределах. Разлагая выражение (6) в ряд и отбрасывая высшие степени, получаем: А . „„ (l-an4- , . . (6а)

Во всех рассуждениях до сих пор предполагалось, что при изменении Х /j, не меняется. Если желательно выполнить и это условие, можно, как видно из формулы (2), устроить один анод так же в виде конуса по тому же закону изменения, как и сетка и в то же время сделать шаг сетки переменным, уменьшающимся по направлению к положительному концу нити. Условие для расчета этого шага в функции Z для спиральной сетки дает выражение (2). Для других конструкций сетки также известны подобные формулы для ju., которыми и следует в этих случаях пользоваться. Эти же выражения для fj, дают возможность рассчитать переменную густоту сетки (в случае спиральной сетки-шаг t) для постоянного радиуса анода Х а также и сетки Х. В этом последнем

случае компенсирование неэквипотенциальности катода достигается изменением коэффициента усиления.

Пример: У„, 1/„, 1 в (никель-вольфрам) ;

V 3,6 в; lU 9; и /2 (лампа

с чисто электрическим разрядом). Рабочая точка характеристики при V 80 в и по формуле (8): 3,6 (1+9)

-.. 0,308.

а

(80+1)+ 9 (3 + 1)

Следовательно, закон изменения радиуса сетки (форм. 6 и 6а) или присетки

.Y, 4l-0,308ff ближенно: Х, Х,„ d -0,46

таким образом, у положительного конац нити диаметр сетки должен быть почти в два раза меньше, чем у отрицательного, что конструктивно вполне выполнимо.

На фиг. 1 изображена примерно коническая форма расположения анода и сетки в катодной лампе, где / обозначает анод; 2-сетку и 5-катод и на фиг. 2- плоская форма расположения анода и сетки, где 4 - обозначает анод; 5-сетку и 6 - катод лампы.

ПРЕДМЕТ П л т Е Н т а.

1.Катодная лампа, характеризующаяся тем, что аноду или сетке лампы, или тому и другому вместе, придана такая форма, например,-коническая, что расстояния между анодом или сеткой, с одной стороны, и раскаленным катодом, с другой стороны, постепенно уменьшаются по мере приближения к концу катода, соединенному с положительным зажимом источника накала (фиг. 1).

2.Форма выполнения катодной лампы, охарактеризованной в п. 1, отличающаяся тем, что анод и сетка имеют плоскую форму, при чем плоскости анода или сетки расположены наклонно к катоду (фиг. 2).

3.Форма выполнения катодной лампы, охарактеризованной в п.п. 1 и 2, отличающаяся тем, что густота сетки (которая для случая спирали определяется ее niaroM) переменна вдоль оси катода.

Т11по-.п1-гогр фи «Красный По атиик. Ло1П1Г{град, Гсждут1ародптлй, 75.

йпатенту В.Й.БОЛЫНШНА Мт

ff

Фиг. 2.

у.