Катод для электрических разрядных приборов Советский патент 1945 года по МПК H01J1/146 H01J9/04 

В обычных элект.ронных лампах нити делаются кз чистого вольфрама, тарироваиного (вольфрама я оксидированного никеля. Чисто вольфрамовые катоды являются очень стабильными излучателями, катоды достаточно эффективны, но должны работать при очень высоких температурах для получения большой эмиссии.

Торированный вольфрамовый катод может работать при меньших температурах, чем чисто вольфрамовый, и обладает йолышой эффективиостью, но он больше подвержен воздействию кислорода я другк х газов, уменьшаюш,их эмиссию, мало устойчив при высокИХ напряжениях и, кроме того, требует юпециальной обработки и просушки. При ультравысоких частотах, -например, выше 15-16 мегагерц, эмиссия торированного вольфрамового катода становится неправильной, а иногда наблюдается даже полная потеря эмиссии. Торированные нити довольно Хрупки и при очень высоких рабочих температурах быстро дезактивируются и теряют способность излучать достаточное число электронов. Оксидированный никелевый катод может работать при более низкой температуре, чем любой из вышеназванных катодов, и обладает достаточной эффективностью, «о он не может удовлетворительяо работать в лампах с высоким и анодными напряжениями (порядка 1000 вольт) и требует -сложной обработки и- просушки.

Торированный молибден также исследован «как материал для катодной нити; он -оказался очень неустойчивым, легко подвержен вредному воздействию газа в лампе и для получения удовлетворительной эмиссии требует очень высоких температур, порядка 1400-1600 0. По этим, а также и другим причинам, Торированный молибден не получил распространения в качестве материала для нитей ламп.

В обычной вакуумной или газовой лампе, работающей при высоких HSin ряжениях, в настоящее время применяются только нитевидные формы катодов, так как оксидированные покрытия подогревных катодов при высоких напряжениях быстро разрушаются. До сих пор не найдено еще материала, который бы без покрытий давал достаточную

эмиссию, не требуя подогрева до очень высоких темлерату.р, практически трудаю достижимых в (подогревных катодах.

Для прядания гибкому термиоиному катоду я подогрэвыому катоду для высоковольтных газоразрядных и вакуумных ламп устойчивости, эффективаюсти и долговечности при желательных рабочих температурах, высоких частотах и напряжениях уже предложено применять в качестве основы торированный молибден, lira Который наносится хром. Вмегто молибдена можно брать эквивалентные тугоплавкие металлы ароде вольфрама или та1нтала с температурой плавления около 2400° С или ЕЫше, а вместо торая - его аналоги - дирхон, уран, церий, титан, ванадий, игрий шш лантан.

В условиях тяжелой работы при ВЫСОКИХ частотах в таких катодах .наблюдается испарение хро-ма, отложение его На холодных -частях стекск лампы, ножках, прохладках; такие отложения вызывают утечку между элементами лампы при высоких -напряжениях « уменьшение эмиссии катода.

Цель настоящего изобретения заключается IB снижеж-ии этих нежелательных явлений в катода-х для электрических разрядных приборов, «згофовленных из тарированного молибдена, электролитически покрытого хромом.

Достигается это тем, что слой хрома подвергают прокаливаш- ю «6 2000° К в атмосфере паров ам-миака.

Торированмая 1молибденовая основа моясет быть приготовлена в виде гибкоро металла из спеченых порошков механической обработкой или прессов.анием тонко измельченного материала, смешанного со связующим веществом.

Перед воссиановлением порошкообразных окислов молибдена к ним - добавляется НОрош-кообразный нитрат тория. Торий МОЖ1НО добавлять к оККслам и после восстановления. Практика пока|3ала, что нужно тория брать около 3% от веса мо.либдеиа, но процентное содержание тория (Может колебаться в широких .пределах., ,. :

Для электролитического хроми:росания применяется ванна из хромовой ашслоты и сульфата. Берется 93,5 г 95-лроцентной хромовой кислоты и 0,45 г химически чистой серной кислоты на один галлон воды. Толщина хрэмового покрытия может варьировать в широких пределах, хотя очень тонкнй слой является :Енолне удовлетворительным. Плотность тока при хромировании торированното молибдена может изменяться в широких пределах: от н-еоколькйх сотых амнера до одног ампера, однако лучшие результаты получаются при плотности око-л 1 ампера иа квадратный сантиме гр и обработке в течение одной миНуты.

Полученная хромировавшая торированпая молибденовая проволока прокаливается в атмосфере паров аммиака.

Жидкий аммиак направляется к газовую камеру, откуда он вытесняет воздух. После этого, нити прогреваются до температуры около 2000° К в течение вр&меки от 30 секунд до одной минуты. Желательно также (хотя не обязательно) для повышения стабильности эмиссии производить тренировку нити в электронной лампе, содержащей нить, в течение пятнадцати минут в колебательной цени.

Изобретатель объясняет благоприятное действие прокаливания в атмосфера аммиака тем, что электролитически осажденный хром пря иагреванин аммиачным газом лучше сплавляется d .молибденом; поэгому хром 1не 1можеттак легко испаряться и откладываться на стенках и других частях лампы. Следовательно указа1нные выше неприятные явления исключаются.

Катод, изготовленный по указанному споообу, можат работать пра температурах на несколько сот градусов Кельвина ниже нормальной рабочей темпе.рату.ры обыкновенных ГОрированных катодов.

При (работе с предлагаемьш катодом в лампах обычных типов при нормальных анодных напряжениях можно получить тот же анодный ГОК, но с умоньшением потребления

энергии с единицы площади в два по сравнению с обычными торирэваннымгл катодами при их «ормальных lpaбo шx температурах.

Если катоды, по изобретению, применяются в низковольтных ламках, «лпример, при напряжениях ниже 1000 вольт, то для по&ышепия электронной эмиссии катоды можно 1кжрыть ОКИСллми щелочноземельных металлов, например, окислами баркя, и стро-Н1ция, применяя обычные методы покрыти;я карбонатами бария и стронция и превращения «X в окислы.

Предлагаемый катод является очень эффективным излучателем. Оя -может работать при сравнительно низких тем-пературах (1200° С) и очень высоких напряжениях (приблизительно до 3000 вольт) без вся кого для себя вреда, вызываемого ионной бомбардировкой. Два пос, ледних свойства, делают предлагаемое изобретение особеию ценньгм при изготовлении подогревных катодов высоковольтных газоразрядных и вакуумных ламп.

Катод предлагаемого типа работает в ла-мпах, применяемых для генерирования очень высоких частот при высоких напряжениях; при этом тренировка, улучщающая начальную стабильность и рабочие характеристики, не обязательна для нолучения хорошего излучателя- катода; катод является очень стабильным излучателем электронов и нелегко поддается вредному влиянию газа. Катод легко восстанавливает СВОИ эмисоиОНные характеристики в ТОМ случае, если он случайно подвергается воздействию очень высоких температур. Ианизащия при низком напряжении не разрушает лампу, и катод восстанавливает свою эмиссионную способность, если нодвергнется временному возде11стнию высокого напряжения.

П р е д м е т о а т е н т а

Катод для электричегких разрядных прлборов, состоящими 113 торИрованлого молибдена, покрытого электролнт ически хромом, от ли ч аю щ и и с я тем, что слой хрома прока1лен до 2000 К в атмосфере паров аммиака.