Результат интеллектуальной деятельности: МЕТАЛЛОПОРИСТЫЙ КАТОД

Изобретение относится к электронной технике, а именно к металлопористым катодам для вакуумных приборов.

Одной из основных характеристик металлопористого катода является его эффективность, то есть снижение мощности накала катода при сохранении эмиссионного тока в вакуумном приборе.

Одной из основных задач сегодня является создание катода для многотрубных вакуумных приборов, работающих на высшем виде колебаний резонатора.

Вышеназванные приборы могут быть выполнены с резонатором в виде цилиндрического кольца, либо в виде прямоугольника, например, клистрон с ленточным лучом [1].

Известен торцевой металлопористый катод с плоской, пропитанной активным веществом губкой, расположенной в цилиндрическом корпусе [2, стр.205, рис.6-1а].

Данный катод используется для формирования сплошного аксиально-симметричного электронного луча однолучевого прибора, работающего на основном виде колебаний резонатора.

Однако данный катод не может быть использован в многотрубных вакуумных приборах.

Известен металлопористый катод, в котором с целью возможности формирования ленточного электронного луча в дне цилиндрического корпуса выполнено отверстие прямоугольной формы, в котором расположена пропитанная активным веществом губка [2, стр.205, рис.6-1 в].

Однако ограничение вышеназванным прямоугольным отверстием эмитирующей поверхности пропитанной активным веществом губки определяет:

во-первых, низкую эффективность металлопористого катода,

во-вторых, вызывает тепловую деформацию элементов конструкции вакуумного прибора, а следовательно, ухудшает параметры и надежность многотрубного вакуумного прибора с резонатором в виде прямоугольника.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности металлопористого катода, а также повышение параметров и надежности многотрубных вакуумных приборов с резонатором в виде прямоугольника.

Технический результат достигается тем, что в известном металлопористом катоде содержащем корпус, выполненный из тугоплавкого металла, в котором расположена пропитанная активным веществом губка с эмитирующей поверхностью и который расположен в цилиндрическом держателе и соединен с ним, корпус выполнен прямоугольным, на боковых стенках которого выполнены сквозные по толщине корпуса диаметральные врезы глубиной h, равной 0,2-3 мм, при этом расположение диаметральных врезов на стенках прямоугольного корпуса варьируется в зависимости от заданной рабочей температуры металлопористого катода, диаметр врезов задает диаметр одного из торцев цилиндрического держателя, а ширина диаметральных врезов равна толщине стенки цилиндрического держателя, на указанном торце цилиндрического держателя соосно с корпусом выполнены два паза шириной, равной H-2h, и глубиной, равной или меньшей толщине корпуса, где Н - ширина корпуса, h - глубина вреза, а расположен прямоугольный корпус в цилиндрическом держателе посредством расположения в его врезах стенок цилиндрического держателя в местах пазов.

Корпус выполнен из молибдена или его сплава.

Эмитирующая поверхность пропитанной активным веществом губки может быть выполнена либо прямоугольной, либо в виде сплошных, либо сгруппированных парциальных локальных участков, заданных расположением труб вакуумного прибора.

Выполнение корпуса металлопористого катода прямоугольным позволило исключить из конструкции металлопористого катода нерабочую часть эмитирующей поверхности и тем самым:

во-первых, повысить эффективность металлопористого катода,

во-вторых, повысить параметры и надежность многотрубных вакуумных приборов с резонатором в виде прямоугольника, благодаря снижению габаритов металлопористого катода, а следовательно, снижению мощности накала.

Выполнение корпуса металлопористого катода прямоугольным в совокупности с предложенной конструкцией его расположения в цилиндрическом держателе обеспечит:

во-первых, жесткую и точную посадку корпуса в держатель, а следовательно, повышение параметров и надежности вакуумного прибора,

во-вторых, равномерное распределение рабочей температуры нагрева по эмитирующей поверхности пропитанной активным веществом губки, благодаря возможности мобильно варьировать место соединения корпуса металлопористого катода с цилиндрическим держателем.

Выполнение на боковых стенках диаметральных врезов глубиной менее 0,2 мм ограничено допустимыми отклонениями ширины паза на цилиндрическом держателе, а более 3 мм ограничено расположением и нарушением целостности эмитирующей поверхности.

Выполнение диаметральных врезов шириной, равной толщине стенки цилиндрического держателя, обеспечивает однозначность их взаимного расположения и жесткость при последующем соединении прямоугольного корпуса с цилиндрическим держателем.

Соосное расположение прямоугольноко корпуса в цилиндрическом держателе соответственно обеспечивает соосность всей электронно-оптической системы вакуумного прибора, а следовательно, повышение параметров.

Выполнение паза на торце цилиндрического держателя шириной менее H-2h недопустимо, а более нарушает соосность.

Выполнение паза на торце цилиндрического держателя глубиной, равной или меньшей толщины корпуса, обеспечивает взаимное расположение торца цилиндрического держателя в корпусе заподлицо и тем самым повышает надежность.

Предлагаемая конструкция металлопористого катода универсальна для всех возможных вариантов многотрубных вакуумных приборов с резонатором в виде прямоугольника.

Изобретение поясняется чертежом, где

а - металлопористый катод с прямоугольной эмитирующей поверхностью;

б - металлопористый катод с эмитирующей поверхностью в виде сплошных локальных участков;

в - металлопористый катод с эмитирующей поверхностью в виде сгруппированных парциальных локальных участков и где:

- корпус 1,

- пропитанная активным веществом губка с эмитирующей поверхностью 2,

- цилиндрический держатель 3,

- диаметральные врезы 4,

- торец цилиндрического держателя 5,

- пазы на торце цилиндрического держателя 6,

- эмитирующая поверхность в виде сплошных локальных участков 7,

- эмитирующая поверхность в виде сгруппированных парциальных локальных участков 8.

Пример 1 конкретного выполнения металлопористого катода для трехтрубного вакуумного прибора, (чертеж а).

Рассчитывают диаметр врезов в зависимости от заданной рабочей температуры математически, например для рабочей температуры 1100°С диаметр врезов равен 30 мм.

Из полосы молибдена ТУ 48-19-272-83 толщиной 3 мм делают прямоугольную заготовку корпуса. Прямоугольную заготовку корпуса размещают на электроискровом станке с ЧПУ А 207-86 и одновременно выполняют габариты корпуса 1, а на его боковых стенках сквозные по толщине корпуса диаметральные врезы 4, при этом габариты корпуса, глубину, диаметр и ширину четырех диаметральных врезов задают по программе размером 15×42, 1,5, 36, 0,5 мм соответственно. Далее в прямоугольном корпусе 1 выполняют окно размером 10×40 и в него размещают и соединяют с ним, например, пайкой, пропитанную активным веществом губку 2, выполненную из вольфрама.

Из листа тантала ТУ647РК3005423-311-2000 толщиной 0,5 мм выполняют цилиндрический держатель 3, с размером одного из торцев 5, равным 36 мм. На указанном торце соосно выполняют два паза 6 шириной, равной 12 мм, глубиной 2,9 мм.

Располагают прямоугольный корпус 1 в цилиндрическом держателе 3 посредством расположения в его диаметральных врезах 4 стенок цилиндрического держателя в местах расположения на нем пазов 6 и соединяют их сваркой.

Пример 2-3.

Аналогично примеру 1 был изготовлен металлопористый катод для трехтрубного вакуумного прибора, но глубиной диаметральных врезов, равной 1,5 и 3 мм соответственно.

Пример 4 (чертеж б).

Аналогично примеру 1 был изготовлен металлопористый катод для трехтрубного вакуумного прибора, но пропитанная активным веществом губка выполнена в виде соответственно трех локальных участков диаметром 12 мм каждый.

Пример 5 (чертеж в).

Аналогично примеру 1 был изготовлен металлопористый катод также для трехтрубного вакуумного прибора, но пропитанная активным веществом губка выполнена в виде 15 локальных участков размером 4 мм, сгруппированных в три парциальные зоны по 5 локальных участков соответственно трубам прямоугольного резонатора вакуумного прибора.

Изготовленные образцы металлопористых катодов были испытаны.

Данные сведены в таблицу.

Как видно из таблицы, металлопористые катоды, изготовленные согласно предлагаемой конструкции (примеры 1-5), имеют эффективность - снижение мощности накала катода при сохранении эмиссионного тока по сравнению с прототипом порядка двух раз.

Таким образом, предложенный металлопористый катод позволит по сравнению с прототипом:

- во-первых, использовать его для всех возможных вариантов многотрубных вакуумных приборов с резонатором в виде прямоугольника,

- во-вторых, повысить эффективность металлопористого катода, например, снизить мощность накала подогревателя металлопористого катода при сохранении других параметров катода на высоком уровне, а следовательно, повысить параметры и надежность многотрубного вакуумного прибора.

При этом необходимо отметить, что предложенный металлопористый катод позволит существенно уменьшить как массу, так и габариты многотрубного вакуумного пробора, обеспечит простоту сборки и тем снизит трудоемкость его изготовления.

Источники информации

1. Пугнин В.И., Юнаков А.Н. Проблемы создания мощных широкополосных многолучевых клистронов. Радиотехника, 2004 г., №2, стр.17-21.

2. Кудинцева Г.А., Мельников А.И., Морозов А.В., Никонов Б.П. Термоэлектронные катоды. М.-Л., Энергия, 1966, стр.204-205.