Полый холодный катод Советский патент 1979 года по МПК H01J17/06 H01S3/02 

Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно к разрядным трубкам гелий-неоновых лазерных систем, и может быть использо вано в других приборах тлеющего раз: ряда. Известен полый холодный катод с примерно однородным заполнением поло ти катода плазмой, состоящий из нескольких секций (колец), в каждую из которых включено балластное сопротив ление, ограничивгиощее величину ионно го тока. Однако такой катод имеет сложную конструкцию инизкую экономичность, связанную с потерей мощности на балластных сопротивлениях. Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является полый катод цилиндрической формы, выполненный в виде цилиндрической поверхности с различным отношением длины катода L к его диаметру D. Однако в подобных конструкциях имеет место, неравномерное распределе ние тока вдоль внутренней поверхности катода, что приводит к разрушению защитного слоя в тех местах, где пло ность тока достигает предельного зна чения. Цель изобретения - обеспечение равномерного распределения тока по внутренней поверхности катода и, таким образом, уменьшение ее распыления при одновременном исключении предварительной тренировки катода. Это достигается тем, что предлагаемый -полый холодный катод выполнен в усеченного конуса, закрытого со стороны малого основания, причем отношение диаметров большого и малого оснований конуса выбрано равным 1,7- 2,0, а отношение высоты к диаметру большого основания конуса - 3,5-4,0. На фиг. 1 показан предлагаемый катод, общий вид; на фиг. 2 - распределение тока на поверхности катода. Катод состоит из усеченного конуса 1 , закрытого со стороны малого основания, и вспомогательного электрода 2. Последний предназначен для предохранения от попадания распыляемого Материала на стеклянные поверхности трубки и может быть использован как для отбора тока при тренировке прибора йа стенде, так и для предотвращения токовой перегрузки передней части катода. В последнем случае электрод 2 соединяется с катодом через внешнее балластное сопротивление. 3 Коническая форма полого катода обеспечивает равномерное заполнение последнего плазмой разряда, что йриводит к более эффективному испольэованию внутренней поверхности катода Испытания показали, что при выбранны соотношениях диаметров оснований конуса (D - 20 мм, d 10 мм), нерав номерность распределения тока по по верхности катода (см. фиг, 2, кривая i), в то время, как для других соотношений неравномерность 5080% (см.фиг. 2, кривые II и III). Аналогичные результаты имеют место и для отношения высоты конуса к диамет ру его. большого основания. В предлагаемом катоде примерно равномерно нагруженными являются все его секции (см.фиг, 2, кривая 1),а максимальная токовая нагрузка снижается в 2-3 раза по сравнению с равно великим ему цилиндрическим полым ка тодом (см.фиг, 2, кривая II) и коническим катодом с неоптимальными параметрами (см.фиг. 2, кривая III)-. Исключение из катода участков с большой плотностью токовой нагрузки уменьшает распыление этих участков feggyy ZiJL/y 614 катода при той же величине полного тока, отбираемого с катода, Предлагае 1ый полый катод позволяет получить равномерное- распределение тока по поверхности и стабильность поверхности катода относитель™ но распыления, Одновременио он не требует длительной предварительной и трудоемкой тренировки для получения устойчивых и стабильных характеристик. Формула изобретения Полый холодный катод для активных элементов гелий-неоновых оптических квантовых генераторов, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью обеспечения равномерного распределения плотности тока по внутренней поверхности катода, он выполнен в виде усеченного конуса,/ закрытого со стороны малого основания, причем отношение диаметров большого и малого о снований выбрано равным 1,7-2,0, а отношение высоты к диаметру большого основания - 3,5-4,0.