Способ определения эмиссионной способности прямонакального катода в дуговом разряде

 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при производстве отпаянных газоразрядных приборов дугового разряда с прямонакальными термокатодами, например мощных газовых лазеров. Целью изобретения является повышение достоверности определения эмиссионной способности прямоканальных катодов. Цель достигается путем учета температуры катода в условиях разряда. По предложенному способу предварительно определяют геометрические размеры катода и теплофизические характеристики материалов, после чего измеряют напряжение накала, ток накала, рабочий ток разряда и вычисляют по предложенным соотношениям значения работы выхода, температуры катода и соответственно эмиссионной способности (по уравнению Ричардсона). Предложенный способ применим к приборам как с прозрачной, так и с непрозрачной оболочкой, позволяя таким образом повысить достоверность получаемых результатов, а также расширить номенклатуру испытуемых приборов. 1 табл.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при производстве отпаянных газоразрядных приборов дугового разряда с прямонакальными композиционными катодами, например мощных отпаянных газовых лазеров. Целью изобретения является повышение достоверности определения эмиссионной способности композиционного прямонакального катода. Цель достигается путем учета температуры катода в условиях разряда, а конкретно предварительным измерением геометрических размеров катода, измерением или определением теплофизических параметров материала катода, определением температуры Т, К, и вычислением работы выхода по известному соотношению ϕ = (I_нр-I_н) + (1) а эмиссионной способности по уравнению Ричардсона, где U_н - напряжение накала, В; I_р - разрядный (рабочий) ток, А; I_н - ток накала до зажигания разряда, А; I_нр - ток накала после установления в приборе разрядного тока, А. Температуру катода определяют из выражения εωσlT⁴+2λST-I_нU_н= 0 (2) где ε - интегральный коэффициент излучения; ω - периметр поперечного сечения витка композиционного прямонакального катода, м; σ - постоянная Стефана-Больцмана, Вт/м² ˙К⁴; l - развернутая длина катода, м; λ - удельная теплопроводность композиционного материала катода, Вт/м ˙К;
S - площадь поперечного сечения витка катода, м²;
I_н= , A где α - температурный коэффициент электросопротивления катода;
R - величина сопротивления катода при комнатной температуре, Ом. Перечисленные параметры материалов можно измерить с высокой точностью, а для ряда материалов эти параметры являются табличными величинами. Значения U_н, R, I_н, I_р также могут быть измерены с высокой точностью. Все это позволяет обеспечить высокую достоверность определения эмиссионной способности катода. Для вычисления Т из вышеприведенного уравнения теплового баланса (2), вычисления значения работы выхода из соотношения (1) и вычисления эмиссионной способности составлен алгоритм в виде программы, написанной на языке Фортран. В таблице представлены результаты сравнения данных по эмиссионной способности катодов, определенных предложенным способом и известным способом в условиях, где оба способа применимы (оболочка приборов прозрачна). Как видно из данных, приведенных в таблице, значения тока накала I_н, определенные расчетно на основе измеренной температуры Т_к (известный способ), расходятся с измеренными экспериментально значениями I_н на 10 ... 15% . В то же время, значения I_н, определенные по способу (предложенному), совпадают с экспериментальными данными, хотя для их получения и не требовались громоздкая аппаратура и изготовление приборов (расхождение данных ≈ 3%). Температура Т_к (по предлагаемому способу) оказалась ниже экспериментальной на 70-100^оС. Это объясняется тем, что экспериментальная Т_к определялась в приборе в центре композиционного катода (а она там максимальна), а расчетная является интегральной величиной, т.е. близкой к истинной, наблюдаемой на катоде, что и дает возможность точно определять ϕ и j_e.
Результаты, полученные предлагаемым способом, пригодны для любых конструкций приборов, как с прозрачной, так и непрозрачной оболочкой, работающих в условиях сильноточного дугового разряда. Способ позволяет повысить достоверность получаемых результатов и расширить номенклатуру испытуемых приборов.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭМИССИОННОЙ СПОСОБНОСТИ ПРЯМОНАКАЛЬНОГО КАТОДА В ДУГОВОМ РАЗРЯДЕ, включающий измерение напряжения накала и рабочей величины разрядного тока, определение рабочей температуры, величины работы выхода и эмиссионной способности по уравнению Ричардсона, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля путем учета температуры катода в условиях разряда, рабочую температуру катода T определяют из соотношения

где
ω - периметр поперечного сечения витка катода, м;
I - развернутая длина катода, м;
S - площадь поперечного сечения витка, м;
R - холодное сопротивление, Ом;
a - температурный коэффициент сопротивления материала катода, 1/Ом;
e - интегральный коэффициент излучения;
l - удельная теплопроводность материала катода, Вт/м · К;
U_н - напряжение канала, В.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---