Катодный узел Советский патент 1981 года по МПК H01J1/30 

I

Изобретение относится к электронной технике и может быть использован при разработке накаливаемые катодов газоразрядных прибороВа

Известен сетчатый полый катод (сферические и цилиндрические катоды) с перфорированн{)Ши, т.е. сетчатыми стенками и одним большим отверстием. Особенности этой конструкции заключаются в том, что во время работы в полости сетчатого катода образуется плазма, отграниченная от металлических стенок темным пространством катодного падения. Имеет место параллельная работа двух катодов: металлического (его поверхность равн суммарной поверхности металлической сетки) и плазменного (его поверхность равМа суммарной поверхности отверстий в сетке) 1J

Недостаток данного устройства большое катодное падение потенциала, что снижает его ресурс и ограничивает круг применения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является щетковидный катод, содержащий Совокупность металлических стержней,закрепленных одним концом на плоской металлической пластине. Его особенность состоит в том, что при равных напряжениях на разряде со щетковидного катода снимают большую плотность тока, чем с сетчатого полого катод а 27,

Цель изобретения - повышение эмиссионной способности катода.

Поставленная цель достигается тем, что в катоде, содержащем основные металличекие стержни, закрепленные одним концом на плоской металлической пластине, основные стержни расположены по ребрам правильных призм и окружены дополнительными стержнями, расположенными также ло ребрам правильных призм, соосных вьацеуказанным призмам, имеюпщм общие грани с соседними призмами, причем

расстояние между гранями соосных призм повышает длину темного катодного пространства аномального тлеющего разряда, основные и дополнительные стержни подключены соответственно к отрицательному и положительно- fy полюсам дополнительного источника питания.

По граням призм, образованных дополнительными стержнями, расположены промежуточные дополнительные стержни, которые одним концом закреплены на отдельной металлической пластине.

Отрицательный полюс источника питания внешней цепи подключен к положительному полюсу дополнительного источника питания.

Предлагаемое выполнение катодного узла позволяет получить в нем дополнительный однородный по объему разряд, который независимо от основного разряда создает плазму, являющуюся дополнительным источником электронов для внешнего разряда между предлагаемым (.сложным, имеющим внутреннюю разрядную цепь) катодным узлом и анодом внешней цепи.

На фиг.1 и 2 схематически изображена конструкция предлагаемого катодного узла.

Устройство состоит из набора дополнительных и промежуточных дополнительных стержней 1 и 2, одним концом укрепленных на металлической пластине 3, и подсоединенных к положительному полюсу дополнительного источника питания. Пластина 3 имеет ряды отверстий 4, через которые проходят стержни 5, укрепленные на металлической пластине 6, закрепленной посредством изоляторов 7. Для предот вращения развития разряда между стенками отверстий 4 и стержнями 5 диаметр отверстий 4 таков, что расстояние между их стенками и стерж невыми электродами 5 меньше длины темного катодного пространства аномального тлеющего разряда. Меньше этой длины и расстояние между пластина№1 3 и 6, Для предотвращения развития разряда между тыльной стороной пластины 6 и пластиной 3 пластина 6изолируется прилегающей к ней вплотную диэлектрической пластиной 8.

Катодный, узел работает следующим обрачом.

При соответствующем давлении рабочего газа в камере и напряжении на электродах I и 2 (аноды) и 5 (катоды) , подаваемом от дополнительного источника питания, работающего

на создание плазмы внутри устройства, между ними горит аномальньй тлеющий разряд. Для создания разряда давление газа установлено в пределах от

10 до I.Т, а катодный узел имеет достаточный объем, чтобы размеры темного катодного пространства были меньше расстояния между электродами 1,2 и 5. При соответствующем напряжении между ними горит аномальный тлеющий разрядо В полостях, образованных стержнями 5, расположенными по реорам призм, образуются цилиндрические столбы плазмы, ограниченные

от электродов темным катодным пространством и имеющие положительный потенциал по отношению к окружающим их- стержневым катодам. Ионизация в столбе намного вьшге, чем в промежутке анод-катод, так как в этом случае имеет место эффект полого катода.

Для нормальной и стабильной работы катодного узла, т.е. для равной ионизации всех плазменных столбов, плазменных областей между катодами и анодами и для предотвращения возниновения плазменных нестабильностей с1плазменных спиц, соединяющих плазменные столбы со стержневыми анодами и проходящих между cтepжня да катода) , длина стержней выбрана оптимальной (в зависимости от величины токов в цепи катодного узла и во внешней , цепи) и составляет не более 5-10 поперечных размеров призм, расстояния между соседними стержнями катода равны. Это достигается тем, что стержни размещены по ребрам правиу ных призм. С этой же целью призмы катодной и анодной сеток выполнены COOCHI Iми, расстояния между их стенками везде равны. Дополнительные промежуточны стержни введены для обеспечения однородности параметров плазмы. Это оказывает свое действие особенно в том случае, когда в силу каких-либо причин длина темного катодного пространства между дополнительными и ocнoвкы - и стержневыми электродами приближается к длине межэлектродного промежутка. И анод и катод, узла можно выполнить сеточными, но стержневая конструкция дает более стабильные характеристики. Этому способствует то что стержни выполнены охлаждаемыми трубчатыми. Во время работы. устройства разряд между стенками отверстий 4 и стержневыми электродами 5, а также между пластинами 3 и 6 развиться не может, так как расстояние между ними меньше длины темного и катодного про странства аномального тлеющего разряда. Катодный узел включается во внешн разрядную цепь подключением отрицательного полюса источника питания внешней цепи к аноду 1,2, 3 катод ного узла. Испытания предлагаемого катодного .узла подтвердили, что с помощью.пред лагаемой конструкции плотность Тока эмиссии с катодного узла увеличивает ся в несколько раз. Полученный эффек достигается благодаря введению в щет ковидный катод дополнительньк элемен тов (анодов) , создающих допрлнитёльный разряд внутри катода катодного :узла) . Плазма внутрикатодного разряда является дополнительным.источНИКОМ электронов для внешнего разряда, что является причиной по волнени эмиссионной способности катодного узла. Предлагаемый катодный узел может быть использован при разработке нена каливаемых источников электронов для газоразрядных приборов. Формула изобретения . Катодньй узел, содержащий основные металлические стержин, закреп ленные одним концом на плоской металлической пластине, отличающийся тем, что, с целью повьппения эмиссионной способности, основные стержни расположены по ребрам правильных призм и окружены дополнительными стержнями, расположенными также по ребрам правильных призм, соосных вышеуказанным призмам, имеющим общие грани с сосединими призмами, причем расстояние между гранями соосных призм превьш1ает длину темного катодного пространства аномального тлеющего разряда, основные и дополнительные стержни подключены соответственно к отрицательному и положительному полюсам дополнительного источника питания. 2.Узел по п.1, отличающий с я тем, что по. граням призм, образованных дополнительными стержнями, расположены промежуточные дополнительные стержни. 3.Узел по п.I,отличающий с я тем, что дополнительные стержни одним концом закреплены на отдецьной металлической пластине. 4.Узел по пп. 1 и2, отличащийся тем, что отрицательный полюс источника питания внешней цепи одключен к положительному полюсу ополнительного источника питания. Источники информации, ринятые во внимание при экспертизе 1.Москалев В. И. Разряд с полым атодом. М., Атомиздат, 1969, с.106. 2.Musal Н.М. The Вгuch. Cathode lasma-a Well Behuveol Plasma, 37,aurnal of Applied Physics, № 4. .1935-1934 (прототип).