Способ контроля качества катодов электро-ВАКууМНыХ пРибОРОВ и уСТРОйСТВОдля ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК H01J9/42 

Изобретение относится к электронной технике, в частности к измерениям и испытаниям катодов в процессе их изготовления.

Известен способ определения эмиссионных свойств катодов электровакуумных приборов, включающий отключение питания накала катода, снятие кривой изменения тока катода, во времени и оценку по виду полученной кривой величины эмиссии катода и степени его эмиссионной неоднородности

1.

Однако результаты измерений, полученные этим способом, имеют преимущественно качественный характер по причине сильной зависимости их от условий охлаждения катодно-подогревательного узла. . .

Известен способ контроля, качества катодов электровакуумных приборов, заключающийся в измерении количества электричества, отданного катодом, во внешнюю цепь в процессе его охлаждения от момента отключения накала до момента J:|иквидaции минимума потенциала в прикатодной области, с последующим сравнением результатов измерений сэталонными 2. .

Однако этот .способ не позволяет осуществлять с необходимой точностью контроль качества катода ввиду того, что величина уровня рпада катодного тока до достижения которого производится измерение количества электричества, отданного катодом, выбирается произвольно и не содержит информации, характеризующей переход от режима пространственного заряда к режиму насыщения.

Известны устройства, позволяющие оценивать качество катодов электровакуумных приборов по скорости спада величины тока катода после отключения накала. При этом регистрируется либо процентный спад тока за определенный интервал времени, либо интервал времени, соответствующий определенному процентному спаду тока. В первом случае устройство включает токоизмерительный прибор с процентной градуировкой шкалы и реле времени (таймер), запускаемое одновременно с выключением питания накала испытуемого прибора. Во второ случае основными- элементами являются пороговое устройство, регистрирующее на уменьшение тока ниже определенного, заранее установленного

значения и устройство отсчета вре. мени (например, электрический секундомер), запускаемое одновременно с выключением накала испытуемой лампы и останавливаемое при срабатывании порогового устройства з}.

Однако параметры, измеряемые с ПОМОЩЬЮ известных приборов, косвенн связаны с характеристиками катода, их информативность эмиссии низка.

Известно устройство, содержащее датчик тока катода, интегратор тока катода, индикатор значения количества электричества, блок управления для отключения накала электровакуумного прибора, запуска и останова интегратора. Исследуемый прибор подключается к устройству таким образом, .что с датчика тока на интегратор поступает напряжение пропорциональное катодному току исследуемого прибора, со схемы управления поступает сигнал, вызывающий размыкание цепи питания накала исследуемочр прибора и одновременный запуск интегрирующего устройства. По мере убывания катодного тока в процессе охлаждения на индикаторе фиксируется значение количества электричества (заряда), отданного катодом во внешнюю цепь 4} .

Недостатком известного устройства является низкая точность и чувствительность при определении момента времени t. .

Цель изобретения - повышение точности контроля термокатодов электровакуумных приборов.

Поставленная цель достигается те что в известном способе контроля катодов электровакуумных приборов, залючающемся в измерении количества электричества, отданного катодом во внешнюю цепь в процессе его охлаждения от момента отключения накала до момента ликвидации минимума потенциала в прикатодной области с последующим сравнением результатов измерений с эталонными, одновременно проводят измерения флуктуационного шума эмиссии и по началу роста уровня его фиксируют начало ликвидации минимума потенциала в прикатодной обладти.

Кроме того, в известное устройство, содержащее датчик тока катода, интегратор тока катода, индикатор значения количества электричества, блок управления для отключения накала Электровакуумного прибора, запуска и останова интегратора, дополнительно содержит датчик изменения режима работы термоэлектронного катода, включенный между блоком управления и клеммой для подключения исследуемого электровакуумного прибора, а этот содержит нагрузку для вьщеления флуктуационного шума эмиссии термокатода, полосовой фильтр, подключенный к нагрузке, включенные последовательно усилитель детектор, дифференцирующую схему и схему определения знака производной, причем вход усилителя подключен к

выходу полосового фильтра.

Существование минимума потенциала в прикатодной области обусловлено избыточным зарядом, эммитируемым катодом сверх того , который необходим для заданного токооборота. Количество электричества ,отданное катодом во внешнюю цепь в процессе его охлаждения, начиная с момента отключения накала до начала ликвидации Минимума потенциала выражается следующей формулой

.u,.)c3t, (1)

где t - момент времени соответствующий началу ликвидации минимума потенциала в при. катодной области; ij - ток катода.

Из этой формулы следует, что точность определения параметра Q связана с точностью регистрации момента времени tj. Момент исчезновения минимума потенциала в прикатодной области сопровождается резким увеличением уровня флуктуационного шума эмиссии, поэтому наиболее целесообразно указанный момент определять по началу роста уровня флуктуационного шума эмисии термокатода.

Погрешность измерений, обусловленная условиями охлаждения при контроле параметра Qg исключается, если из полученной величины.Q выделить наиболее информативную часть, неза.висящую от скорости охлаждения

(2)

О Qn- ifc(). t

m

На. фиг.З. представлена структурная схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на .фиг. 2 структурная схема датчика изменения режима работы термоэлектронного катода, .

Устройство содержит датчик 1 тока катода, интегратор 2 тока катода, индикатор 3 значения количества электричества, датчик 4 изменения режима работы катода, блок 5 управления, клемму б для подключения токоприемного электрода, исследуемого электровакуумного прибора, клемму 7 для подключения катода исследуемого прибора

Датчик изменения режима работы катода содержит нагрузку 9,, для выделения флуктуационного шума эмиссии термокатрда электровакуумного прибора 11, детектор 12, дифференцирующего схему 13 и схему 14 определения знака производной. Усилитель, детектор, дифференцирующая схема и схема определения знака производной включены последовательно, а вход усилителя подключен к выходу полосо вого фильтра. После установления в электровакуумном приборе стационарного теплового режима блок 5 управления отключает источник питания накала исследуемого прибора и запускает интегратор 2, при этом происходит интегрирование текущего значения тока по сигналу датчика 1 до срабатывания датчика 4. На нагрузке 9, включенной в цепь токоприемного эле трода исследуемого электровакуумного прибора выделяется флуктуационный шум эмиссии термокатода электро вакуумного прибора, который через полосовой фильтр 10 поступает на усилитель 11. Нагрузка 9 выбирается таким образом, чтобы обеспечивалась неизменная разность потенциалов меж ду электродами исследуемого электро вакуумного прибора в процессе его охлаждения, например в виде индуктивности. Полосовой фильтр 10 служи для подавления шумов маскирующих дробовой шум исследуемого электровакуумного прибора, в частности фли кар - шума, а также ограничивает полосу пропускания усилителя 11 для повышения его устойчивости. Усиленное напряжение шума детект руется детектором 12 и поступает на дифференцирующую схему 13. При работе катода в режиме пространственного заряда значение пронаводной среднего квадрата напряжения шума по времени или по току отрицательно и близко к нулю. Смена режима работы катода (переход в сме шанный режим) сопровождается возрас танием среднего квадрата напряжения шума, при этом знак производной ста новится положительным, что вызывает изменение состояния схемы 14 опреде ления знака производной. При этом блок 5 управления выключает интегра тор 2, а результат интегрирования фиксируется на индикаторе 3. Таким образом, верхний предел интегрирования, а следовательно, и значение интеграла - количество элек тричества, отданное катодом во внешнюю цепь в процессе.его охлаждения определяются индивидуальньти свойствами конкретного катода, что в свою очередь характеризует предлагаемое устройство как более точное и чурствительное к эмиссионным свойствам катода. Способ контроля качества катодов осуществляется следующим образом. Обследуется партия генераторных тетродов с мощностью рассеяния на аноде Р 1000 Вт, имеющих аксидный катод площадью S 10 см Я В процессе контроля на каждую лампу подается номинальное напряжение накала 12,6 В, устанавливается напряжение постоянного тока на элеке тродах Уд U,,., необходимое для получения требуемого токоотбора с катода 1 0,5 А, производится выдержка в режиме в течение 5 мин, отключается накал и при помощи интегрирующего измерительного прибора производится регистрация количества электричества, отдаваемого катодом во внешнюю.цепь. Одновременно с индук тивности, включенной в анодную цепь, снимается переменная составляющая катодного тока, представляющая собой флуктуационный шум эмиссии на частоте 1 мГц в полосе 10 кГц. Переменная составляющая поступает на интегрирующий прибор и останавливает его в момент резкого возрастания уровня флуктуационного шума эмиссии, т.е. в момент исчезновения прикатодного минимума потенциала. Сравнение результатов испытаний с эталонными позволяет выявить приборы потенциально ненадежные, что подтверждается в процессе дальнейших испытаний и путем контроля колебательной мощности. Формула изобретения 1, Способ контроля качества катодов электровакуумных приборов, заключающийся в измерении количества электричества, отданного катодом во внешнюю цепь в процессе его охлаждения от момента отключения накала до момента ликвидации минимума потенциала в прикатодной области с последующим сравнением результатов измерений с эталонными, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью, повышения точности оценки, одновременно проводят измерения флуктуационного шума эмиссии и по началу роста уровня его фиксируют начало ликвидации минимума потенциала в прикатодной области. 2..Устройство для осуществления способа по П.1, содержащее датчик тока катода, интегратор тока катода, индикатор значения количества элекс тричества, блок управления для отключения накала электровакуумного прибора, запуска и останова интегратора, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит датчик изменения режима работы термокатода, включенный между управления и клеммой для под слючения исследуемого электровакуумного прибора, а этот датчик со- . держит нагрузку для-вьщеления флуктуационного. шума эмиссии термокатода, полосовой фильтр, подключенный к нагрузке, включенные последовательно усилитель, детектор, дифференцирующую схему и схему определения знака пооизвопной, причем

вход усилителя подключен к выходу полосового фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Bodmer M.G. Dip Testiug. А New Method for Measusing Cathode Activity, , Traus., vol. ED-5, 1958,

5, p. 43-44.

2.Ахтырский К.П. Контроль за изменением функционального состояния электронных приборов с оксидным катодом. Информационный сборник № 16.

Военная академия связи, 1969, с. 134138 (прототип).

3.Комплект приборов для контроля технологических (электрофизических парс1метров ПУЛ) Проспект основных работ, .выполненных организацией МЭП. Саратов. 1965-1966,

4.Ахтырский К.П. Контроль за изменением функционального состояния электронных приборов с оксидным катодом. Информационный сборник 16,

Военная академия связи, 1969, с.139141 (прототип).