Сетка электронного прибора Советский патент 1981 года по МПК H01J1/48 

(54) СЕТКА ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА.

что не позволяет рассеивать тепло на сетке при больших удельных тепловых нагрузках. Такие сетки охлаждаются, главным образом, только за счет теплового излучения, при этом допустимые средние удельные тепловые нагрузки на сетку сравнительно невелики и не превьшают 2-3 Вт/см , а это практически исключает возможност их применения в электронных приборах с высокотемпературными, например, импрегнированными катодами.

Известна также сетка для электро ного прибора, содержащая слой основы из тугоплавкого металла, слой антиэмиссионного материала из платины и промежуточный слой родия для предотвращения взаимодействия между, ними СЗЗ.

Однако при использовании такой сетки в электронных приборах с термокатодами на основе щелочноземельных металлов (ЩЗМ)невозможно увеличить удельные тепловые нагрузки сетк и улучшить ее объемно-весовые характ ристики. Это является следствием недостатков, вызванных применяемым комплексом материалов, Замена в отдельности какого-либо из материалов слоев другим, более эффективным, не позволяет решить поставленную задачу Так, например, замена слоя платины более эффективным для подавления терэмиссии ЩЗМ материалом принцийиально не позволяет повысить удельные нагрузки, так как при этом должен быть увеличен и отвод тепла с .сетки, что не может быть достигнуто при малой теплопроводности материала основы.

Цель изобретения - увеличение удельных тепловых нагрузок сетки электронных приборов, улучшение ее объемно-весовых характеристик.

Указанная цель достигается тем, что в сетке электронного прибора, включающей слой основы, слой антиэмиссионного металла из золота, между которыми расположен промежуточный слой металла для предотвращения . взаимодействия между ними, слой осн(й|ы выполнен из меди, толщина этого слоя составляет 0,9-0,995 толщины всей сетки, антиэмиссионный слой вып нен из золота, а слой промежуточного металла выполнен из металлов У1 В группы периодической системы элементов.

Кроме того, между слоем основы и слоем промежуточного металла при необходимости располагается слой, выполненный из металлов УШ В группы периодической системы элементов (Fe, Со, Ni, Ru, Rh, Pd, Pt).

Слой основы сетки может быть выполнен из сплава меди, причем коэффициент теплопроводности сплава должен быть не менее 0,5 от коэффициента теплопроводности меди.

В некоторых случаях также слои металлов из У1 В и УШ В групп периодической системы элементов выполнены в виде одного слоя из сплава металлов указанных групп (кроме иридия и осмия в УТ11 В группе периодической системы элементов),

Выполнение основы сетки из меди позволяет осуществлять охлаждение ее за счет теплопроводности, что ведет к существенному увеличению удельных тепловых нагрузок сетки по сравнению с сеткой на основе из тугоплавкого металла, так как теплопроводность меди втрое вьппе, чем теплопроводность тугоплавких металлов.

Слой основы сетки из меди выполняется с добавками других металлов, т.е. из сплавов меди, что требуется в случае необходимости повьш1ения мехнической прочности сетки. Однако коэфициент теплопроводности такого сплава должен быть не ниже 0,5 от коэффициента теплопроводности меди, так как в противном случае следует применять молибден, имеющий коэффициент теплопроводности ниже указанного значения.

При этом надо отметить, что в данном случае происходит резкое ухудшение удельных тепловых нагрузок сетки по сравнению с сеткой, выполненной из чистой меди.

Толщина слоя основы составляет 0,0,995 толщины всей сетки, при этом величина нижнего предела объясняется тем, что выполнение сетки с толщиной слоя основы менее приведет к резкому уменьшению теплопроводности сетки и ухудшению тепловых нагрузок, так как уменьшается доля меди в обще системе теплоотвода. Кроме того, вслствие увеличения толщины промежуточного слоя в такой сетке произошло бы нежелательное снижение эластичности и формоустойчивости этого слоя сетки при циклических тепловых нагрузкак на сетку вследствие разницы в коэффициентах термического расширения между этим слоем и граничными с ним слоями. Наибольшая толщина медной основы или ее верхний предел, равный 5 0,995 от толщины всей сетки определяется минимально- допустимой толщиной всех остальных слоев для обеспечения ,oтcyтctвия пористости покрытий, для обеспечения эффективного подавления ю термоэмиссии сетки слоем антиэмиссионного металла и т.д.

Требуемая толщина всех остальных слоев сетки выбирается в каждом конкретном случае в зависимости от комп- 15 лекса требований, предъявляемых к электроннрй лампе в целом и к сетке в частности. Указанная толщина слоя основы определяется эксперименталь- ным путем.20

Для предотвращения диффузии меди в слой антиэмиссионного металла и нарборот при высоких рабочих температурах, т.е. для нормального функционирования указанных слоев в течение 25 срока службы электронного прибора, между ними расположен промежуточный слой металла, который не образует соединений с основой из меди и антиэмиттером в диапазоне рабочих темпе- . зо ратур, препятствует их взаимной диф фузии, т.е. является двусторонним диффузионным барьером. Этот слой выполнен также более.тугоплавким, чем медь, что как раз обеспечивает предотвращение . 35 испарения меди при повьшенных температурах сетки. Естественно, аналогичные свойства промежуточного слоя должны соблюдаться и при выполнении основы и сплавов меди.40

Указанным требованиям удовлетворяют металлы У1 В группы периодической сиетемы элементов, что установлено, в ; . частности, экспериментальным путем. Те металлы, которые наиболее полно 45 удотвлетворяют требованиям, предъявляемым к диффузионному двустороннему барьеру, как правило,сильно отличаются от граничных металлов, в данном случае от меди и золота коэффициентом 50 термического расширения. Вследствие этого, при напряженных циклических режимах работы сетки возможно нарушение целостности промежуточного слоя метагг ла; помещенного между основой и анти- 55 эмиттером, и как следствие, ухудшение антиэмиссионных свойств последнего. Для устранения этого явления между

основой и промежуточным слоем металла помещен слой металла УШ В группы перидической системы элементов, кроме иридия и осмия. Основное требование к этому слою - промежуточное по сравнению с граничными слоями значение КТР. Помимо этого, металлы указанной группы более тугоплавки, чем медь, не образуютсоединений с металлами граничных слоев, препятствуяиспарению меди (так как являются более тугоплавкими), не диффундируют в граничные слЪи и препятствуют их взаимной диффузии.При менее напряженных тепловых нагрузках на сетку и менее напряженных циклических.режимах работы ее слой металла из У1 В группы и слой металла из УШ В группы заменены одним слое из сплава металлов также У1 В и УШ В групп, например сплав никеля с хромом никеля с вольфрамом и т. д. Другими словами, промежуточный слой металла можно представить, как выполненный из сплава У1 В и УП1 В групп, кроме ириди и осмия. При этом происходит упрощение конструкции сетки и технологии ее изготовления.

Слой антиэмиссионногр металла предотвращает нежелательную термоэлектронную эмиссию сетки при ее высоких температурах, так как связывает вещества, напьшяемые с катода, например, на основе бария, причем этот слой должен быть с очень высокой собственной работой выхода электронов. Вследствие этого,в качестве антиэмиссионного слоя может быть выбрано только зоЛото, как антиэмиттер, подавляющий термоэлектронную эмиссию при напылении на сетку с катода бария.

Применение.золота в качестве антиэмиттера способствует увеличению температуры сетки до 700. С, что приводит к существенному увеличению удельных тепловых нагрузок(золото работоспособно при такой температуре а промежуточный слой металла препятствует испарению меди и взаимодействию его с золотом).

На чертеже изображена сетка предлагаемой конструкции, разрез.

На сетку, выполненную в виде беличьего колеса из металлического стакана с фрезерованныии продольными пазами, имекицую слой 1 медной основы толщиной в 300 мк осаждением из газоВОЙ фазы наносят слой 2 вольфрама толщиной 10 мк. Поверх этого слоя гальваническим способом наносят сло 3 из золота толщиной 10 мк.Слой 2 сетки является промежуточным слоем и относится к У1 В группе периодической системы элементов, является более тугоплавким, чем медь, удовле воряет другим требованиям, предъявляемым к данному слою. Слой 1 основы сетки выполняется также, например, из сплава меди с,н келем. Промежуточный слой 2 металла выполняется при необходимости из спла ва, например, никеля с вольфрамом. При необходимости между слоем 1 основы сетки и промежуточным слоем гальваническим методом наносят слой никеля, который имеет промежуточное значение КТР по сравнению с металлами граничных слоев. Значение удельных теплов ых нагру зок сетки при использовании предлагаемого изобретения возрастет примерно на порядок, объемно-весовые характеристики улучшатся примерно в три раза. Медная основа сетки позволяет. производить охлаждение за счет наиболее эффективного способа - теплопроводности, антиэмиттирующие свойс покрытия сетки обеспечиваются золотом, введение же между ними, промежу точного слоя металла У1 В группы пе риодической системы элементов позво ляет обеспечить нормальное функционирование указанных слоев, в частности, препятствует испарению меди при повьшенных температурах сетки. Все это позволяет использовать сетк в повышенных тепловых режимах, что ведет к увеличению удельных те,Ш1овых Hairpy3OK, и, соответственно, к повьшению объемно-весовых характери тик. По результатам испытаний опытных образцов ламп на наработку в течени 2 ты. ч при удельной тепловой нагрузке на сетку 15 Ът/см бьт обеспе . чен сравнительно низкий и стабильный уровень термоэмиссии сетки, не более 20-50 мкА/см. 37& Внедрение такой сетки позволит создавать малогабаритные импульсные модуляторные лампы. Формула изобретения 1. Сетка электронного прибора, содержащая слой основы и слой антиэмиссионного металла, между которыми расположен промежуточный слой металла для предотвращения взаимодействия отличающаяся между ними, тем, что, с целью увеличения удельных тепловых нагрузок сетки электронных приборов с термокатодами на основе щелочноземельных металлов, улучщения ее объемно-весовых-характеристик, слой основы выполнен из меди, толщина его составляет 0,9-0,993 толщины всей сетки, антйэмиссионный слой выполнен из золота, а промежуточ- , ный слой сетки выполнен из металла У1 В группы периодической системы элементов, 2.Сетка по п, 1, отличающаяся тем, что между основой сетки и промежуточным слоем расположен допблнительный слой, выполненный из металла УШ В группы периодической системы элементов (Fe, Со, Ni, Ru, Rh, Rd, Pt). 3.Сетка по п. 1, отличающаяся тем, что слой основы выполнен из сплавов меди, причем коэффициент теплопроводности такого сплава не менее 0,5 коэффициента теплопроводности меди. 4.Сетка поп, 1, отличающаяся тем, что промежуточный слой выполнен из сплава металлов У1 В . и УШ В (Fe, Со, Ni, Ru, Rh, Pd, Pt) групп периодической системы элементов , Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Царев Б. М. Расчет и конструирование электронных ламп, М., Энергия, 1967, с. 572. 2.Патент ЧССР № 97394, л. 21g 13/06, опублик. 1960. 3.Патент США № 3164740, кл. 313-348, опублик, 1965 (прототип).

чучлл X

хх/ххх

ххУ

ХУ Х/Х/Хх

//xxx

VV4N