Катод Советский патент 1976 года по МПК H01J1/144 

1

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении карбидных катодов электровакуумных приборов.

Известны катоды на основе торированного вольфрама с поверхностным слоем из карбида вольфрама, площадь поперечного сечения которого составляет примерно 30% площади поперечного сечения катода.

Такие катоды имеют низкую механическую прочность и недостаточно высокие значения допустимых плотностей отбираемых токов - не более 2 А/см в рабочих режимах.

Целью изобретения является повышение механической прочности катода и плотностей отбираемого тока.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый катод выполнен со слоем нитрида циркония, расположенным нод слоем карбида вольфрама, при этом площадь поперечного сечения слоя нитрида циркония составляет 1-3%, слоя карбида вольфрама 5- 10% площади поперечного сечения катода.

Предложенный катод обладает большей механической прочностью по сравнению с карбидированным вольфрамовым торироваиным катодом. Это обусловлено наличием в катоде слоя из нитрида циркония, препятствующего декарбидированию, вследствие чего катод выполняют с меньщей толщиной слой карбида

ПО сравнению с известным катодом. ОтсутстБие декарбидирования позволяет повысить рабочую температуру катода до 2050-2100°К, что дает возможность увеличить допустимые плотности отбираемого тока.

Предлагаемый катод может быть изгото лен любым способом, папример возможно осадить слой нитрида циркония из паровой фазы на торированный вольфрам, после чего нанести карбид вольфрама из газовой фазы.

Соотнощение между толщиной слоя нитрида циркоипя и карбида вольфрама выбирают исходя из условий диффузии углерода и вольфрама, а границы определяют экспериментальным путем. Толщина слоя нитрида циркоиия меньше % ке обеспечивает стабильности свойств кг:тода при рабочих температурах, а при толщине более 3% замедляется скорость диффузии тория ИГ: поверхность. Толщину слоя карбида вольфрама 5-10% определяют исходя из толщины кериа катода, в случае тонких проволок допускается 5% W2C, а в случае вольфрамового керна диаметром 0,8-1,3 мм предпочтительна толщина слоя карбида W- л:10%.

Предложенкьп катод испытан в трех эксперимеиталькых диодах в течение 300 ч. Диоды выдерживаются при напряжении пакала ,8В. Через каждые 100 ч измеряют анодный ток при температурах катодов 1350°С

и 1750°С при анодном напряжении 3 кВ в импульсном режиме с длительностью импульса 5-10 МКС.

Параллельно испытывают карбидированные вольфрамовые торированные катоды, периодические измерения анодных токов которых производят также при температурах катодом 1350°С и 1750°С. В результате испытаний было обнаружено уменьшение величин отбираемых токов с предложенных катодов.

В случае карбидированных вольфрамовых торированных катодов падение токов с них наблюдается вследствие декарбидирования уже после 100 ч выдержки катодов при напряжении накала.

Формула изобретения

Катод на основе вольфрама с присадкой окиси тория с наружным слоем из карбида вольфрама, отличаЕОщийся тем, что, с целью повышения механической прочности катода и плотностей отбираемого тока, он содержит слой нитрида циркония, расположенный под слоем карбида вольфрама, при этом плошадь поперечного сечения слоя нитрида циркония составляет 1-3%, а слой карбида вольфрама 5-10% плошади поперечного сечения катода.