КАТОД ГАЗОРАЗРЯДНОГО ПРИБОРА Советский патент 1971 года по МПК H01J17/06 

Изобретение относится к области электроники и может быть использовано для изготовления катодов ламп накачки ОКГ.

Известен катодный материал из металлокерамического сплава вольфрама с окисью лантана. Однако нри высоких температурах, достигаемых в катодном пятне дугового импульсного разряда, происходит быстрое испарение окиси лантана, в результате чего нарушается устойчивость пленочной системы, образуемой атомами активатора на рабочей поверхности катода. Испарение активатора приводит к возрастанию плотности ионного тока на катод и соответствующему увеличению эрозии материала электродов. Кроме того, вольфрам очень чувствителен к примесям в инертных газах, наполняющих упомянутые приборы. Наличие небольших добавок азота и кислорода вызывает химические реакции на рабочей поверхности катода с образованием легколетучих соединений (нитридов, окислов и т. д.), разрушающихся в первую очередь.

С целью повышения эрозионной стойкости катода предлагается использовать в качестве материала катодов газоразрядных приборов сплав рения с окисью лантана. Исходными материалами для получения предложенных электродов являются порошок рения, получаемый восстановлением перрената аммония при 350°С в атмосфере водорода, и порошок окиси

лантана в количестве от 1-5 вес. %. Сплав получается обычными методами порошковой металлургии. Сваренные штабики подвергаются ковке в ротационной ковочной машине без

нагрева с единичным обжатием 5-8%. После каждого обжатия осуществляется промежуточный отжиг прутков в сварочном аппарате в потоке водорода с подъемом температуры за 3 J4UH до 2100°С и с выдержкой в течение

20 мин.

Сплав рения с окисью лантана как катодный материал обладает рядом преимуществ. По сравнению с лантанированным и торированным вольфрамом он отличается меньшей скоростью эрозии в импульсном газовом разряде, что приводит к значительному увеличению сроков службы приборов. Это связано с наличием более устойчивой пленочной системы на рениевой основе. Оптимальное состояние пленочной системы определяется взаимодействием следующих факторов: характер и величина сил сцепления атомов активатора с рением, скорость испарения активатора с поверхности, скорость диффузии активатора на поверхность, запасы активного вещества, характер выделения энергии бомбардирующих ионов на поверхности катода, способ изготовления полуфабриката (кованные или спеченные прутки), зернистость тугоплавкой основы и

При использовании рения в качестве основы достигается оптимальное взаимодействие всех этих факторов. В частности, силы адсорбции лантана на поверхности рения имеют большую величину, чем для вольфрама.

Система Re-ЬагОз обладает более высокой эмиссионной способностью, чем W-Ьа2Оз. Это приводит к увеличению доли электронного тока в пятне, компенсации части положительного пространственного заряда, к снижению катодного падения потенциала и, следовательно, энергии бомбардирующих ионов.

Рений обладает более низкой химической активностью, чем вольфрам, поэтому он не образует легкораспыляющихся нитридов и менее подвержен окислению. Кроме того он более прочен, чем вольфрам, что также положительно сказывается на эрозионной стойкости катодов.

Результаты испытаний ламп накачки ОКГ с катодами из предложенного материала подтвердили его преимущество по сравнению с известными - в некоторых режимах работы приборов достигнуто почти четырехкратное увеличение долговечности.

Предмет изобретения

Катод газоразрядного прибора на основе сплава тугоплавкого металла с окисью лантана, отличающийся тем, что, с целью повыщения эрозионной стойкости катода, в качестве тугоплавкого металла использован рений, а содержание окиси лантана составляет 1- 5 вес. %.