Распределительный термокатод

 

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ ТЕРМПКАТОД с активным веществом на основе соединений щелочноземельных или редких металлов,расположенным в порах металлической матрицы, покрытой дополнительным металлическим слоем, о тличающийся тем, что, с целью увеличения эмиссионной способности и эмиссионной однородности, дополнительный слой выполнен из пленки никеля толщиной 0,1-0,6 мкм.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 2859939/21 (22) 25.12.79

° °

46) 30,08,92. Бюл. Г 32

71) Киевский государственный университет им.T,Ã,Uåâ÷åíêî (72) В.Ф.йнюков, Б,И,Михайловски", А,E,ËóøêèH и A,Е,Зуев (53) 621,385,032,213 (088,8) (56) Кудинцева Г.А, и др, Термоэлектронные катоды, M., Энергия, 1966, с, 203, Патент CLIA Г 3243638, кл, 313-246, 1966.

Изобретение относится к катодной электронике, в частности к распределительным термокатодам для электронных приборов °

Известны распределительные термокатоды, представляющие собой пористую металлическую матрицу, в порах которой находится активное ве" щество. В качестве материала матрицы обычно используют тугоплавкие металлы или их смеси (W, Ке и т.д.), в качестве активного вещества - соединения щелочно-земельных (ЦЗ) или редких металлов (Ba, Sr, Са, Th), Однако известные катоды обладают недостаточной для современных требований эмиссионной способностью и эмиссионной однородностью.

Известны распределительные термокатоды с активным веществом на основе соединений Щ."- или редких металлов, расположенным в порах металлической матрицы, покрытой дополнительным металлическим слоем. В качестве поБЫ» 858476А1

j5l)5 Н О1 J 1/14

2 (54) (57) РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЬЖ ТЕРМОКАТОД с активным веществом на основе соединений щелочноземельных или редких металлов, расположенным в порах металлической матрицы, покрытой дополнительным металлическим слоем, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения эмиссионной способности и эмиссионной однородности, дополнитепьный слой выполнен из пленки никеля толщиной 0,1-0,6 мкм, крытия применяют металлы платиновой группы, в частности Pt, Os, или сплавы металлов этой группы, например, осмия и иридия, с алюминием, Наличие металлического слоя улучшает эмиссионные параметры (эмиссионную способ" ность и эмиссионную однородность), (ф но недостаточно, а к тому же . (Я эти катоды относительно дороги из-за QQ использования Pt, Os и Ir, Д

Целью изобретения является увеличение эмиссионной способности и эмис- О сионной однородности, Поставленная цель достигается тем, что в распределительном термокатоде с активным веществом на основе щЗ или редких металлов, расположенным в порах металлической матрицы, по-. крытой дополнительным металлическим слоем, последний выполнен из пленки никеля толщиной 0,1-0,6 мкм.

Изобретение поясняется чертежом, на фиг,l которого представлена вольтамперная характеристика катодов, сня8584

20 тая при Т 1380 К; на фиг,2 — недокальные характеристики катодов, на фиг.3 - зависимость плотности тока

1 от напряженности электрического поля Е.

На Фиг,1 - кривая 1 - катод с пленкой никеля, кривая - 2 - катод с пленкой Ое — Ir — А1, кривая 3 катод без пленки.

Фигура 2, на которой приведены недокагьные характеристики катодов с пленкой никеля (4, = 0,3 мкм), пленко" Os — Ir — Al (с(= 0,3 мкм) и катода без пленки (кривые 1, 2, 3 со- >5 ответственно), показывает, что если нанесение пленки Ое — Ir — А1 позволяет снизить характеристическую температуру только на 40 К, то пленка никеля позволяет ее снизить на

140 К, т,е, значительно повысить эффективность катода.

На Фиг.3 изображены зависимости

= f(gE), где кривая 1 " для образцов без пленки, кривая 2 - с пленкой 2

0е — Ir — Al тОлщинОЙ 0 3 мкм1 кри вая 3 " с пленкой Ni толщиной

0,3 мкм, Температура, при которой производились измерения, составляет 1300 К.

ЗО

Испытания предлагаемых катодов с пленкой никеля (3 образца), катодов с пленкой Os — Ir .— Al (2 образца), катодов без пленки (2 образца) показали, что наилучшие результаты по эмиссии получены у катода с пленкой никеля: при температуре 1300 K работа выхода"его составила в среднем

1,81 эВ, в то время как у катода с пленкой Ое — Ir — Al она равна в

49 среднем 1,97 эВ, Работа выхода об" разцов без пленки была равна 2,2 эВ, Анализ имеющихся результатов и приведенных выше показывает, что для получения подобного эффекта количе-. ство напыленного никеля должно быть таким, чтобы оно обеспечивало, с одной стороны, существование пленки на заметной части поверхности катода, . а с другой - достаточное поступление

76 4 активного вещества на эмиттирующую поверхность. По аналогии с пленкой

Os — Ir — Al . для распределительных термокатодов наилучшие условия будут достигнуты при толщинах пленки никеля в пределах 0,1-0,6 мкм, В связи с тем, что никель не является тугоплавким металлом, а рабочая температура существующих распределительных катодов достаточно высока (1100-1400 К), были проведены прямые масс-спектрометрические исследования предлагаемых катодов на испарение никеля, Оказалось, что при температуре катода 1300 К и толщине пленки 0,3 мкм скорость испарения никеля N> составляет 3 10 ат см

11 -а

-1

xñåê, т.е. запаса вещества пленки приведенной толщины достаточно для работы на 2,5-3 тысячи ч. При Т =

1200 К запаса никеля хватит на

50 тысяч ч, так как при этом Nö

И!

= 1 .10 ат:см -сек

В предлагаемом распределительном термокатоде по сравнению с катодами, покрытыми пленкой Ое — Ir - Al кро1 ме увеличения тока эмиссии, обеспечено более равномерное распределение эмиссионных центров по поверхности; это связано с тем, что площадь, занимаемая кристаллитами объемными образованиями активного вещества, ответственными за эмиссию, - увеличивается, что, в свою очередь, обусловлено большей энерги" ей связи эмиссионного вещества катода с никелем, Применение никеля в качестве дополнительного металлического слоя приводит еще и к уменьшению стоимости распределительных термокатодов на столько, на сколько никель дешевле Os Хг или Pt

Использование предлагаемого распределительного термокатода возможно в широком классе электронных ламп, таких как ЛОВ, ЛБВ, СВЧ - триоды, клистроны и др.

858476

Q с, жр g ДИ3Ш ЧШЗОнйОМЦ

Составитель (,Жукова

Техрер И,Моргентал

Корректор Н. Соколова

Редактор Е,Гиринская

Заказ 3474 Тираж Подписное

ВНИИ!1И Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035„ Москва, Ж-35, Раужскаи наб., n. 4/5

Производственно-иэдатепьский комбинат "Патент, г.ужгород, ул. Гагарина,101

1

1

1

1

0

1 (1J (1

3 1

1

1

3 Й Э »

С) Ь

Ъ

«

И ) ь3 с Я. со

-ф- ь

N)