Способ контроля эмиссионной неоднородности термокатодов электровакуумных приборов

 

Использование: в электронной технике, а именно в способах анализа и контроля качества катодов при разработке и производстве электровакуумных приборов для оценки неоднородности плотности тока эмиссии по эмиттирующей поверхности катода. Сущность изобретения: измеряют одно значение тока в режиме насыщения и соответствующее этому току анодное напряжение: Определяют полный ток эмиссии J_A и измеряют катодный ток J_B при напряжении U_а, соответствующем точке перехода из режима пространственного заряда в режим насыщения; а затем определяют коэффициент вариации плотности тока по формуле 1 ил.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к способам анализа и контроля качества термокатодов электровакуумных приборов, и предназначено для оценки неоднородности плотности тока эмиссии по эмиттирующей поверхности катода эмиссионной неоднородности (ЭН) катодов.

Известен способ анализа ЭН катодов с помощью эмиссионных микроскопов [1] При использовании эмиссионных микроскопов наблюдают локализацию центров эмиссии по поверхности катода.

Однако указанный способ не позволяет получить количественной оценки ЭН и, следовательно, не может быть использован для контроля качества катодов в технологическом процессе.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения ЭН катодов по вольт-амперным характеристикам [2] Сущность этого способа заключается в следующем. Первоначально измеряют токи и соответствующие им напряжения в режимах пространственного заряда, переходном и насыщения, т.е. получают вольт-амперную характеристику (ВАХ) I f(U). Причем интервалы изменения напряжения при измерении должны быть возможно меньшими, а количество измерений возможно большим. Затем зависимость тока от напряжения I f(U) пересчитывают и перестраивают в координаты I f(U)^3/2. Далее путем графического или численного дифференцирования характеристики I f(U)^3/2 определяют ее первую и вторую производные во всем диапазоне изменения напряжения. Затем, используя эти данные, определяют функцию распределения плотности тока термоэмиссии. После этого, аппроксимируя полученную функцию распределения нормальным законом и нормируя ее определенным образом, вычисляют безразмерный параметр ЭН, который и используют в качестве количественного критерия для оценки ЭН катодов.

Недостатком данного способа является его значительная трудоемкость, обусловленная большим объемом измерений и сложностью вычислительных работ, что делает невозможным эффективное его использование в процессе серийного изготовления и обработки катодов.

Целью изобретения является снижение трудоемкости способа в процессе измерений и математической обработки.

Для этого по способу, включающему измерение токов и напряжений в режимах насыщения и переходном, определение показателя ЭН и составление суждения о ней, измеряют одно значение тока в режиме насыщения и соответствующее этому току анодное напряжение, затем, используя измеренные значения тока и напряжения и значения первеанса и коэффициента Шоттки, определяют величину тока I_A и величину напряжения, соответствующие точке перехода из режима пространственного заряда в режим насыщения, после чего измеряют при этом напряжении значение тока I_B. В качестве показателя ЭН используют коэффициент вариации плотности тока по эмиттирующей поверхности, величину которого определяют из выражения K_i= Известных технических решений, содержащих сходные отличительные признаки, не обнаружено.

На чертеже показаны результаты измерений предлагаемым способом, необходимые для контроля ЭН катода.

В примере токи и напряжения измеряют в диоде одиночными импульсами длительностью 70 мкс при температуре катода 940^оС. Первеанс диода имеет значение р 2,5 ˙10^-5 А В^-3/2, а коэффициент Шоттки μ= 1,03 ˙10^-2 В^-1/2.

Измеряют в режиме насыщения ток и напряжение. Они имеют значения: I_н 0,8 А; U_н 2000 В (точка Н на чертеже).

Величину тока I_A и напряжения U_A определяют решением системы уравнений которая после подстановки численных значений р, μ, I_н и U_н имеет вид Решение дает численные значения тока I_A и напряжения U_A в точке перехода из режима пространственного заряда в режим насыщения: I_A 0,688 А; U_A 911,3 В (точка А на чертеже).

Измеренная при этом напряжении (U_A 911,3 В) величина тока составляет I_B 0,566 А (точка В на чертеже).

Показатель ЭН равен K_i= 0,445 что позволяет составить суждение о соответствии катода требованиям нормативной документации.

Снижение трудоемкости контроля ЭН катодов по сравнению с прототипом обусловлено существенным уменьшением объема измерений, а также уменьшением объема и сложности вычислительных работ. В отличие от прототипа, в котором для обеспечения возможности математической обработки (двойного дифференцирования ВАХ) интервалы изменения напряжений при измерении ВАХ должны быть возможно меньшими, а количество измерений соответственно возможно большим, в предлагаемом способе показатель ЭН определяется по результатам измерения тока и напряжения только в двух точках ВАХ.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЭМИССИОННОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ ТЕРМОКАТОДОВ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ, включающий измерение токов и напряжений в режимах насыщения и переходном, определение показателя эмиссионной неоднородности и составление суждения об эмиссионной неоднородности, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости способа, измеряют одно значение тока в режиме насыщения и соответствующее этому току анодное напряжение, затем, используя эти измеренные значения и значения первеанса и коэффициента Шоттки, определяют величину тока I_A и величину напряжения U_A, соответствующие точке перехода из режима пространственного заряда в режим насыщения, после чего измеряют при этом напряжении значение тока I_B, а в качестве показателя эмиссионной неоднородности используют коэффициент вариации плотности тока по эмиттирующей поверхности K_i, величину которого определяют из выражения

РИСУНКИ

Рисунок 1