Оксидні торієво-оксидні катоди
У цих катодах оксидне покриття з окису торію розміщується на вольфрамовому, молібденовому або танталовому керні. Для одержання гарного зчеплення покриття з керном до окису торію додають невелика кількість нітрату торію, що, розкладаючись при прожарюванні катода, утворить більш міцний шар окису торію. У порівнянні з оксидними катодами із лужноземельних металів оксидні торієво-оксидні катоди мають наступні особливості.
По-перше, після прожарювання у вакуумі для видалення з них газу, вони вже дають майже повну емісію, що значно полегшує подальший процес активування. По-друге, у торієво-оксидних катодах відсутній запірний шар між шаром оксиду і керном, внаслідок чого ці катоди виявляються придатними для роботи в імпульсних режимах при відборі з них більших значень щільності імпульсного струму. Явище спаду емісії в торієво-оксидних катодах практично не спостерігається для імпульсів із тривалістю до 100 мкс. В силу зазначених властивостей торієво-оксидні катоди особливо придатні для імпульсних електровакуумних приладів зокрема, імпульсних магнетронів.
Цікавим різновидом описаного вище катода є металокерамічний оксидний торієво-оксидний катод. Цей складний катод виготовляється за допомогою спікання суміші дрібнозернистих порошків вольфраму і окису торію (близько 96% W і 4% Th2) у металокерамічні стрижні або тонкостінні трубки. Останні за допомогою молібденового порошку потім спікаються з молібденовими циліндрами (кернами) усередину яких розміщається ізольований вольфрамовий нагрівач. Такий катод має робочу температуру 1500°К–1900°К. Він активується нагріванням до Т=2100°К -2200°К на протязі декількох хвилин, а при роботі в магнетроні добре активується без додаткового нагрівання. Металокерамічний оксидний торієво-оксидний катод має порівняно малу термоелектронну емісію (0,5 A/см2 при 
°К), але завдяки великому коефіцієнту вторинної емісії, він дає в імпульсному магнетроні струм в 15 A/см2. При цьому катод стійкий до електронного і іонного бомбардування і до впливу залишкових газів, добре працює при високих анодних напругах, має малу схильність до іскріння. Металокерамічний торієво-оксидний катод призначений у першу чергу для імпульсних магнетронів а також для потужних генераторних ламп.
1.4.4. Автоемісійні катоди
Розширення сфер застосування інтенсивних електронних пучків стимулює розробки систем їх формування на основі автоемісійних [104-106] емітерів. Підвищений інтерес до автоемісійних катодів (АЕК) обумовлений їх унікальними властивостями: високою економічністю, безінерційністью, можливістю роботи при низьких температуpax, навіть в режимі надпровідності. АЕК у вигляді металевих вістрів і лез забезпечують високу щільність емісійного струму: в стаціонарному 103–105 А/см2 і в імпульсному до 107 –109 А/см2. Це дозволяє формувати тонкі висококонцентровані електронні пучки.
Важливою особливістю автоелектронної емісії є сильна її залежність від роботи виходу, що є однією з причин нестабільності АЕК, пов'язаної, наприклад, з адсорбцією або міграцією яких-небудь домішок, що впливають на роботу виходу.
Іншою істотною причиною нестабільності АЕК, яка помітно проявляється при поганому вакуумі і наявності рухливих адсорбованих плівок, є різка, експоненціальна залежність автоелектронної емісії від напруженості електричного поля. В той же час, така залежність дозволяє створювати електронні прилади з суто нелінійними характеристиками, що використовуються як ефективні генератори гармонік.
Іншою корисною якістю АЕК є малий енергетичний розкид емітованих електронів, який дозволяє забезпечувати високу точність фокусування електронних пучків.
Катодом служить металеве вістря з радіусом закруглення 0,1 мкм. Воно приварене на кінці вольфрамової петлі (не показаною на малюнку), призначеної для прогрівання катода і очищення його від шкідливих домішок. Біля вістря катода розташовуються аноди для створення необхідних умов автоемісії та прискорення автоелектронів.
 |
Одним з можливих шляхів підвищення первеансу є використання багато вістрійних і лезоподібних АЭК [104], а також матричних мікракатодів [105, 1139 Найбільший прогрес в створенні і використанні микракатодів для низьковольтних електронних приладів досягнутий авторами [113]. У цій роботі розглянуті матричні АЭК з високою щільністю розміщення вістрів. Конфігурація окремого осередку мікрокатода зображена на рис. 1.13. Моліб-деновий мікракатод має радіус закруглення 0,05-0,06 мкм крок між вістрями 12,5 мкм. Для отримання автоелектронної емісії з катода на електрод подається постійна позитивна напруга 100-300 В. При цьому з одного вістря вдавалося отримати струм від 50 до 150 мкА Середня щільність струму матричного катода перевищувала 10 А/см2. При вакуумі 10-7 Па мікракатоди стійко давали емісію на протязі більше ніж 7000 год.
Рисунок 1.13 – Електронно-оптична комірка з мікракатодом (розміри в мікраметрах): 1 – молібденовий катод; 2 – керуючий електрод; 3 – діелектрична плівка з окислу кремнію; 4 – провідна підкладка.
Найбільш серйозною причиною виходу з ладу осередків катода є електричний пробій між вістрями і керівником електродом. Він виникає у тому випадку, коли частина катодного струму перехоплюється керуючим електродом. Тому надзвичайно важливою є оптимізація (математична) геометричних розмірів осередків, що виключає перехоплення катодного струму керуючим електродом.
Дата добавления: 2015-10-21; просмотров: 719;