Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
МЕТАЛЛОПОРИСТЫЙ КАТОД
МЕТАЛЛОПОРИСТЫЙ КАТОД

МЕТАЛЛОПОРИСТЫЙ КАТОД

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в электронной технике, в конструкции катодов электронных приборов. Сущность изобретения: эмиттер металлопористого катода, закрепленный на держателе из тугоплавкого металла, содержит алюминат бария - кальция и алюминат лития.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2066892
Класс(ы) патента: H01J1/14, H01J1/28
Номер заявки: 93044364/07
Дата подачи заявки: 06.09.1993
Дата публикации: 20.09.1996
Заявитель(и): Государственное научно-производственное предприятие "Торий"
Автор(ы): Смирнов В.А.; Красницкая И.Е.
Патентообладатель(и): Государственное научно-производственное предприятие "Торий"
Описание изобретения: Изобретение относится к электронной технике, в частности к конструкции металлопористых катодов электровакуумных приборов.
Известны камерные металлопористые катоды (L-катоды), в которых камера заполнена эмиссионным веществом, состоящим из смеси окислов бария, кальция и лития в молярном соотношении 4:1:1, т.е. 4 BaO:CaO:Li2O /пат. США N 3656020 кл. 313-364, 1972. Однако эти катоды в настоящее время не используются из-за сложности конструкции (наличие камеры) и высокой скорости испарения эмиссионного вещества, т.к. окись лития химически не связана с окислами бария и кальция и имеет давление паров примерно в 10 раз больше окиси бария. По этой причине эксплуатация таких катодов при стационарных рабочих температурах металлопористых катодов (1000 1100oC ярк) недопустима, а следовательно, не возможен и отбор значительных плотностей токов в течение длительного времени.
Известен также пропитанный металлопористый катод /Кудинцева Г.А. и др. Термоэлектронные катоды. Энергия, 1966, с. 207 214, прототип/, у которого эмиттер электронов выполнен в виде пористой вольфрамовой матрицы, закрепленной на катододержателе и пропитанной эмиссионным веществом алюминатами щелочно-земельных металлов, например бария, кальция. Пропитка матрицы алюминатами осуществляется при температуре 1750 1800oC. Состав этих алюминатов разнообразен, но наиболее широко используются алюминаты:
3 BaO, 0,5 CaO, Al2O3 и 5 ВаО, 3 СаО, 2 Al2O3. Свойства таких катодов воспроизводимы и стабильны, они обеспечивают отбор плотности тока до 10 15 А/см2 в непрерывном и до 20 A/см2 в импульсном режимах при температурах 1050 1100oC ярк в течение нескольких тысяч часов.
Существенным недостатком пропитанных катодов является их низкая механическая прочность, особенно для высокоэкономичных конструкций и конструкций с малым временем готовности, когда используются тонкостенные катододержатели. Причиной снижения механической прочности катодов при термических (включение выключение накала), вибрационных и ударных нагрузках является высокая температура пропитки вольфрамовой матрицы алюминатом (1750 - 1800oC), что приводит к рекристаллизации материала катододержателя и его разрушению.
Для снижения температуры пропитки эмиттера и уменьшения рекристаллизации материала катододержателя нами в эмиссионное вещество на основе алюминатов щелочно-земельных металлов (бария, кальция) введен алюминат лития в количестве 1 5% по массе в пересчете на окись лития. Поскольку литий образует несколько алюминатов LiAlO2 и Li3AlO3, для удобства расчета содержание лития по аналогии с барием и кальцием приведено в виде окиси лития Li2O.
По данным наших исследований установлено, что добавление алюмината лития в количестве 1% по массе или 0,1 моля (в пересчете на Li2O) к алюминату состава 3 ВаО, 0,5 СаО, Al2O3 снижает его температуру плавления до 1550oC, а добавление 3% по массе или 0,3 моля или 5% по массе или 0,5 моля соответственно до 1150 1200oC и 1050 1100oC. Введение Li2O менее 1% по массе нецелесообразно, т.к. нет существенного выигрыша по снижению температуры плавления эмиссионного вещества, введение Li2O более 5% по массе нежелательно, т.к. возрастает скорость испарения вещества с катода. Оптимальным эмиссионным веществом является добавка Li2O 2,5 3% по массе, при этом температура пропитки составляла 1300 1400oC.
Микротвердость материала держателя возрастает на 10 15% а деформация на изгиб уменьшается в 3oC5 раз по сравнению с материалом, прошедшим стандартный нагрев (1750 1800oC) при пропитке эмиттера. Эмиссионные характеристики катодов, содержащих Li2O, не отличались от эталонных катодов на основе стандартного алюмината и определялись уравнением зависимости работы выхода (ϕ) от температуры (K): ϕ=2+(5+1)(T-1300)·10-4 эВ в диапазоне температур 1300-1400 K. Скорость испарения эмиссионного вещества не превышает 10-9 г/см2 сек при 1400 K, что соответствует современным требованиям к металлопористым катодам.
Нами были изготовлены торцевые металлопористые катоды размером 8 мм. На молибденовый крен (держатель) толщиной 0,05 мм плазменным методом наносилась вольфрамовая губка толщиной 300 400 мкм, которая пропитывалась алюминатом состава 3 ВаО, 0,5 СаО, 0,5 Li2O, Al2O3, что соответствовало содержанию примерно 2,5% по массе. Температура пропитки составляла 1400oC в течение 5 мин. Привес алюмината в вольфрамовой губке составлял 4 5% по массе. Катоды испытаны в диоде с охлаждением молибденовым анодом при отборе тока 2 А/см2 в непрерывном режиме и температуре 960oC в течение более 1000 часов, ток катода в процессе испытания увеличился на 5% катод выдержал 10 тыс. включения накала, а также вибрационные 50 Гц 2 кГц при 2,5 q в течение 3 часов и ударные 1 600 Гц при 7,5 q в течение 3 часов нагрузки. Деформаций и разрушения катода не наблюдалось.
Формула изобретения: Металлопористый катод, содержащий катододержатель из тугоплавкого металла например, молибдена, и эмиттер, закрепленный на катододержателе и пропитанный эмиссионным веществом на основе алюминатов щелочноземельных металлов, бария и кальция, отличающийся тем, что эмиссионное вещество содержит алюминат лития и имеет состав в молях (2,5 oC 3) BaO · (0,5 oC 1,5) CaO · (0,1 oC 0,5) Li2O · Al2O3 или мас.
BaO 64 oC 77
CaO 5 oC 15
Li2O 1 oC 5
Al2O3 16 oC 18