Катод прямого накала Советский патент 1981 года по МПК H01J1/15 

Л 54) КАТОД ПРЯМОГО НАКАЛА

Изобретение относится к электронной мехнике, преимущественно к катодам для ЭВП. Известны катоды прямого накала для ЭВП в виде проволоки или ленты, покрытые, например, слоем оксида, тол ДИНОЙ 60-100 мкм. В этом случае размер катода (диаметр, толщина) в покрытой эмиссионным материалом части мало отличается от непокрытого подогревателя и величина достижимой температуры определяется лишь термостойкостью катодного материала ij . . Недостатком этих катодов является то, что поверхность катода практически полностью повторяет форму подогревателя (проволоки, ленты) и трудно получить эмиттирующую поверхность другой геометрии, например, в виде диска, части сферы и т,п. Известен катод прямого накала 2j, содержащего термоэмиттер в виде пластины, который укреплен на держателе. Вертикальные части держателя с noN oщью опорных проводников закреплены на изоляторе. Эмиттер такого катода имеет диаметр значительно больше, чем ширина держателя. Разогрев термоэмиттера осуществляется теплопроводностью от держателя к эмиттеру. Количество тепла Q, поступающее к эмиттеру с двух сторон от держателя, определяется по формуле Q 2Л f д t где - коэффициент теплопроводности держателя; S - сечение держателя; t длина держателя на участке образования перепада температуры д t. В этой конструкции величина теплового потока Q, поступающего к эмиттеру, ограничена геометрическими параметрами держателя -1- и его допустимой температуры. Поэтому площадь Sj эмиттера, нагреваемая до температуры Tj также ограничена.сверху соотношением . 6 Т полученным .из уравнении теплового о ланса e-..s,. где §f,p - приведенный коэффициент черноты; 6 - коэффициент пропорционап НОСТИ} Tj - температура эмиттера; Sj - излучающая площадь эмиттера. Недостатками данного катода являю ся его низкая экономичность и ограни чение по площади эмиттирующей поверх , ности, которая может быть разогрета до требуемой температуры. Например, для катода такой конструкции диаметром 2,5 мм и нагреваемого с помощью проволоки круглого сечения 0,35 мм следующие результаты; температура катода 1650С, мощность накала IбАх 2,5 В 40 Вт, долговечность несколько тысяч часов, КПД 127„. При мощности накала 9Af-3,2 В 61 Вт подогреватель кратковременно нагрева ет катод до 1800°С и перегорает. Катоды большего размера на данной проволоке нагреть до такой температуры нельзя. Цель изобретения - повышение КПД катодного узла. Поставленная цель достигается тем, что в катоде прямого накала, со держащем эмиттер в виде пластины, за крепленный на держателе, пластинаэмиттера выполнена, по крайней мере из двух частей с зазором, увеличивающимся в сторону держателя, у которого он равен d 2 I at, где dl - зазор; X - теплопроводность держателя S - площадь сечения держателя; Q - общий тепловой поток эмиттера;At - перепад температур между эмиттером и держателем. На фиг. 1 представлен катодный . узел, общий вид; на фиг. 2 - график распределения температуры на известном катоде; на фиг. 3 - то же, на предлагаемом катоде. . Катодный узел содержит эмиттер 1 закрепленный на держателе 2, концы которого с помошью опорных проводников 3 закреплены через изоляторы 4 н втуЛке 5. Эмиттер выполнен в виде диска, разделенного на две части. Минимальн расстояние между ними у эмиттирующей поверхности определяется возможностями технологии. Из графиков распределения температур видно, что;на предлагаемую эмиттирующую пластину катода поступает тепловой поток, равный 4 Q вместо бывшего ранее 2 Q.. Если , то экономичность катода уменьшается, вследствие уменьшения теп- лового потока, нагревающего эмиттирующую пластину теплопроводностью и возрастающими потерями тепла излучением в окружающую среду. При dL Q.X grut количество тепла, выделенное на держателе проходящим по нему электрическим током I, недостаточно для поддержания заданной температуры пластины, так как Q Я -g Изготовлен и испытан катодный узел с эмиттирующей пластиной 3,5 мм с высотой 1 мм. При этом величина зазора эмиттирующей пластины в зоне держателя 0,8 мм, а в эмиттирующей зоне 0,010,2 мм, В результате испытаний катодный узел был притемпературе 1 . При диаметре таблетки 3,5 мм потребляемая мощность 242 Вт, а КПД 23%. Формула изобретения Катод прямого накала, содержащий эмиттер в виде пластины, закрепленный на держателе, отличающийс я тем, что, с целью повьшения КПД узла за счет обеспечения равномерного прогрева эмиттера, он вьтолнен, по крайней мере, из двух частей с зазором, увеличивающимся в сторону держателя, у которого он равен cL ax|-ut, где - зазор; Д. - теплопроводность держателя; S - площадь сечения держателя; Q - общий тепловой поток с эмиттера;Д1 - перепад температур между эмиттером и держателем. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1.Добрецов Л.Н., Гомоюнова М,В. Эмиссионная электроника. М., Наука, 1966, с. 205. 2.Акцентованная заявка Японии № 53-29061, кл. 99 А 11, опублик. 1978 (прототип).