Вторично-эмиссионный катод для прибора м-типа

Изобретение относится к конструированию электровакуумных приборов СВЧ, в частности к катоду прибора М-типа для режима безмодуляторного питания. Катод содержит керн, выполненный из тугоплавкого металла, например из молибдена. В керне выполнена внутренняя полость для охлаждения катода. На наружной поверхности керна закреплен эмиттер из платины, а на поверхности внутренней полости нанесен слой другого химически устойчивого в охлаждающей среде тугоплавкого металла, например вольфрама. Технический результат заключается в обеспечении жесткости и вакуумной прочности конструкции. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области электровакуумных приборов, в частности касается СВЧ приборов, конкретнее - мощных приборов М-типа с вторично - эмиссионным катодом.

Известен катод, корпусом которого служит трубка из ниобия. Эмиссионной поверхностью является боковая поверхность цилиндрического катода [1]. Недостатком известной конструкции является низкая экономичность из-за необходимости использования в технологическом цикле изготовления катода с корпусом из ниобия сложных и энергоемких операций вакуумной технологии.

Известен катод для электронных приборов, содержащий керн, имеющий слой, обладающий при рабочей температуре катода вторично - эмиссионными свойствами, и полость, заполненную кислородом. С целью упрощения конструкции при малых значениях энергии первичных электронов керн катода выполнен из серебра. [2]

Недостатком известной конструкции является неэкономичность из-за применения драгоценного металла, а также невозможность ее использования в мощных приборах М-типа ввиду недостаточно высоких прочностных и вакуумных свойств материала керна.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является катодно-электродный узел прибора М-типа для режима - безмодуляторного питания, содержащий вторично-эмиссионный цилиндрический катод с керном из молибдена и с каналом для охлаждающей жидкости внутри керна [3].

Недостатком этой конструкции является недостаточная химическая стойкость материала керна и возможность его окисления при контакте с охлаждающей жидкостью при повышенных температурах [4]. В этом случае, особенно при объединенной циркуляционной системе охлаждения катода и анода прибора М-типа, снижается стабильность охлаждения и режима работы катода и прибора М-типа в целом.

Предлагается свободный от недостатков известных конструкций вторично-эмиссионный катод для приборов М-типа, включающий керн из тугоплавкого металла с внутренней полостью для охлаждения и эмиттер, закрепленный на наружной поверхности. Отличие предлагаемого катода в том, что на поверхности внутренней полости керна закреплен слой из другого химически устойчивого в охлаждающей среде тугоплавкого металла.

В предлагаемой конструкции для повышения экономичности применены тугоплавкие металлы, не требующие при изготовлении катода сложных и энергоемких операций вакуумной технологии и реализация предлагаемой конструкции возможна путем общепринятых операций пайки в среде водорода. При этом для изготовления собственно керна катода использован наименее дорогой и легкообрабатываемый из тугоплавких металлов, например, молибден. Для исключения контакта охлаждающей среды с поверхностью керна, предотвращения его окисления и, соответственно, повышения надежности катода в условиях эксплуатации, слой, закрепленный на внутренней поверхности керна, выполнен из тугоплавкого металла, например вольфрама, также как и материал керна, не взаимодействующего с водородом, но химически устойчивого в охлаждающей среде при любых температурах [4]. Кроме того, выполнение керна двухслойным обеспечивает необходимую для условий эксплуатации жесткость, прочность и вакуумную плотность конструкции даже при толщине стенки керна менее 1,5 мм.

На чертеже представлена предлагаемая конструкция катода. Конструкция вторично-эмиссионного катода для мощного прибора М-типа реализована при следующих материалах и геометрических размерах элементов конструкции:

- материал эмиттера (1), закрепленного на наружной поверхности керна - платина; метод закрепления - контактная шовная сварка;

- материал керна (2) - молибден марки МЧВП, ТУ 48-19-247-87;

- наружный диаметр керна - 15 мм;

- диаметр внутренней полости керна - 12,2 мм;

- материал слоя (3), закрепленного на поверхности внутренней полости керна - вольфрам; метод закрепления - термохимическое восстановление гексафторида вольфрама водородом; толщина слоя вольфрама мм.

Указанная толщина слоя вольфрама принята из условия гарантированного сохранения его беспористости при толщине 0,1_-0,05 мм и минимальных затрат на его получение при толщине 0,1^+0,07 мм, обеспечивающей его прочность в условиях эксплуатации. Коррозионные и термоциклические испытания катодов предлагаемой конструкции показали их надежность.

Таким образом, предлагаемая конструкция катода обладает следующими преимуществами:

- экономична в изготовлении и надежна в эксплуатации за счет оптимального выбора материалов для керна катода и слоя, закрепленного на поверхности внутренней полости керна.

Источники информации

1. Патент Японии №30-1006, от 18.02.55 г.

2. Авторское свидетельство СССР №391633, H 01 J 1/32, 25.07.73 г.

3. Авторское свидетельство СССР №553696, H 01 J 23/02, H 01 J 25/50, опубликовано 05.04.77 г.

4. Справочник по редким металлам, под ред. д.х.н. проф. В.Е.Плющева, пер. с англ., изд-во "Мир", М., 1965 г., с.150-151; с.415-418.

Вторично-эмиссионный катод для прибора М-типа, включающий керн из тугоплавкого металла с внутренней полостью для охлаждения и эмиттер, закрепленный на наружной поверхности керна, отличающийся тем, что на поверхности внутренней полости керна закреплен слой из другого химически устойчивого в охлаждающей среде тугоплавкого металла.