Катодно-подогревательный узел Советский патент 1982 года по МПК H01J1/20 

(54) КАТОДНО-ПОДОГРЕВАТЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ

Изобретение относится к электронной технике, в частности к катодно-подогревательны узлам косвенного накала для электронных пушек, и может быть использовано прн разработке катодно-подогреватеяьнь1х узлов (КПУ) электронных источников с большой плотностью toKa эмиссии. Известны катодно-подогревательные узлы, содержащие катод и подогреватель, в которьрс разогрев катода осуществляется за счет теплового излучения накаленного подогревателя. Электронзоляция между катодом и подогревателем в такнх узлах осуществляетг ся за счет нанесения на подогреватель слоя керамики (обычно окиси алюминия) 1. Однако для получения высокой температуры катода, что необходимо для повьпиення тока эмиссии, приходится увеличивать температуру подогревателя, что приводят к умен шению долговечности КПУ из-за ограниченного срока службы керамики при высокой температуре. Известен также катодно-подогревательный узел, содержащий тепловой экран, охватывающий катод, ленточный подогреватель и металлические держатели подогревателя, установленные в керамических изоляторах, расположенных вне теплового экрана. В этом устройстве подогреватель изготовлен из танталовой ленты, которая, имеет форму спирали н расположена возле катода с неэмиттируюшей стороны. К подогревателю приварены держатели из танталовой проволоки, причем второй конец каждого держателя закреплен на изоляторах, расположенных за тепловыми экранами в холодной зоне КПУ. Примененное в устройство техническое решение вьшоса керамики в холодную зону позволило значительно увеличить температуру подогревателя без увеличения температуры на керамике и соответственно без уменьшения долговечности КПУ С 21. Недостатком указанного устройства является плохая формоустойчивость подогревателя, особенно в случае применения ленточного подогревателя в кольцевом катоде. -Для улучшения формоустойчивости н для предотвращения провисания прдогревателя и замыкания его 3 9 на элементы конструкции КПУ приходится увеличивать количество держателей, что приводит к росту отвода тепла от подогревателя к керамическим изоляторам за счет собственной теплопроводности держателей.В резуль тате увеличивается мощность накала КПУ, нагреваются керамические изоляторы. Кроме того, недостатком указанного устройства является то, что держатели приварены к подогревателю, что делает устройство неразборным, и при перегорании подогревателя приходится заменять КПУ целиком. Цель изобретения - увеличение формоустойчивости и теплоизолированности подогревателя. Поставленная цель достигается тем, что в катодно-подогревательном узле, содержащем тепловой экран, охватьшающий катод, ленточный подогреватель и металлические держатели подогревателя, установленные в керамических изоляторах, расположенных вне теплового зкрана, держатели снабжены фиксаторами, между которыми установлена лента подогревателя, расположенная с прогибом в сторону от катода между каждой парой соседних держателей, а симметрично относительно продольной оси ленты вьшолнены по крайней мере два зига, которыми лента опирается на держатели. Такое выполнение подогревателя првдает ему достаточную жесткость, уменьшает тепловой контакт ленты с держателями и позволяет уменьшить количество держателей по сравнению с прототипом. На фиг. 1 представлен предлагаемый катод но-подогревательный узел; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Устройство состоит из катода 1 кольцевой формы, изготовленного из фольги, лантанированного иридия, либо из танталовой фольги с нанесенным на нее слоем гексаборида ланта на, держателей 2 катода, вьщолненных в виде секторов из молибдена, закрепленных на корпусе 3 из нержавеющей стали, пакетов тепловых экранов 4 из молибденовой фольги и ленточного подогревателя 5, установленного на держателях 6 и фиксаторами 7. Держатели подогревателя закреплены в керамических изоляторах 8, установленных на держа телях катода за тепловыми экранами. Собственно подогреватель представляет собой ленту из тугоплавкого металла (тантала), вставленную в зазор между фиксаторами так, что она имеет прогиб в сторону от катода межд каждой парой соседних держателей. Для увеличения формоустойчивости ленточного подогревателя вдоль его ленты выдавлены два зига, при этом контакт подогревателя с держателями осуществляется лишь через зиги. т.е. в двух точках на каждом держателе. Держатели вьшолнены в виде стержней из тугоплавкого металла (вольфрама), причем в месте контакта с подогревателем сделана лыска на ширину ленточного подогревателя, а по краям лыски закреплены два фиксатора, исключающие возможность перемещения лен-, точного подогревателя вдоль оси держателей. Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения накала на ленточный подогреватель 5 его лента разогревается и за счет теплового излучения разогревает катод 1. Тепловое расширение ленточного подогревателя происходит главным образом за счет увеличения длины участков ленты между соседними держателями, что полностью исключает возможность замыкания ленточного подогревателя на катод 1 или его держатели 2. На экспериментальном макете КПУ были проведены тепловые испытания, которые показали, что при температуре ленточного подогревателя 2200 К температура катода составляла 1900 К, а температура в области керамического изолятора не превьпиала 1400- 1500 К. При этом не было зафиксировано замыкание ленточного подогревателя на элементы конструкщш КПУ, что постоянно имело место при использовании плоского ленточного подогревателя даже при вдвое большем числе траверс. Был изготовлен экспериментальный макет кольцевого КПУ с диаметром катода 200 мм, проведены испытания этого КПУ с измерением температуры подогревателя, катода и элементов конструкции КПУ, а также формоустойчивости подогревателя и катода. Проведение испьгганий подтвердили; целесообразность применения предлагаемого технического решения нри создании высокотемпературного кольцевого КПУ с косвенным накалом. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет увеличить формоустойчнвость подогревателя и повысить его теплонзолированность путем уменьшения отвода тепла по держателям подогревателя. Формула изобретения Катодно-подогревательный узел, содержащий тепловой экран, охватьгоающий катод, ленточный подогреватель и металлические держатели подогревателя, установленные в керамических изоляторах, расположенных вне теплового экрана, отлнчающийся тем, что, с целью увеличения формоустойчивости и теплоизолированности подогревателя, держатели снабжена фиксаторами, в зазоре