материал для катода

Формула изобретения

Материал для термокатода или катода холодного типа, применяемый в качестве эмиссионного вещества, содержащий окись алюминия, отличающийся тем, что эмиссионное вещество дополнительно содержит окись или галоген щелочного металла, галоген кремния или галоген или окись германия и имеет следующий химический состав:

х(окись или галоген щелочного металла)у(галоген кремния или галоген или окись германия)z Аl₂О₃,

где х= 1...3;

y=1...5;

z=0...3.4

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к катодной электронике, конкретно к термокатодам и катодам холодного типа, применяемым в газоразрядной технике, и может быть использовано в низкоточных вакуумных электронных приборах, а также в газоразрядных приборах с тлеющим, дуговым и искровым разрядами.

Известен материал для электродов газоразрядных приборов, в котором в качестве эмиссионного вещества используются щелочноземельные металлы со следующим содержанием, мас.%: карбонат бария 5,0-5,8; карбонат кальция 1,0-1,2; никель 68,5-70; молибден 23-25,5 [см. патент RU 2101796, кл. Н 01 J 1/14].

Известно, что барийкальциевые катоды работают при температурах 1100-1200^oС. Такие катоды не работают эффективно при низких температурах, т.к. работа выхода щелочноземельных металлов - высокая. Кроме того, щелочноземельные металлы имеют низкий коэффициент вторичной ион-электронной эмиссии, поэтому при работе газоразрядных приборов в месте привязки дуги к катоду происходит сильный разогрев, что ведет к распылению вещества и сокращению срока службы приборов.

Известен термоэлектронный катод, в котором используется алюмосиликат цезия в качестве эмиссионного вещества следующего состава:

хСs₂OyАl₂O₃zSiO₃,

где х=1-3; y=1-2; z=1-6,

[см. патент SU 580599, кл. Н 01 J 1/14].

Алюмосиликат цезия - термически неустойчив, что приводит к быстрой его распыляемости, а это уменьшает срок службы.

Эти недостатки устраняются при новом техническом решении, которое достигается тем, что в катодах используется эмиссионное вещество следующего состава:

х(окись или галоген щелочного металла)y(галоген кремния или галоген или окись германия)z Аl₂О₃.

Окись или галоген щелочного металла в составе эмиссионного вещества обеспечивает высокую эмиссию катода. Галоген кремния или галоген или окись германия вводятся в состав эмиссионного вещества в качестве стеклообразователя, который обеспечивает диффузию щелочного металла к поверхности катода. Окись алюминия участвует как дополнительное связующее вещество, не дающее распыляться эмиссионному веществу, в состав которого входит температурно-неустойчивое вещество окиси или галогена щелочного металла, при высокотемпературном разогреве катодов. Поэтому такой состав обеспечивает высокую эмиссионную способность катода и его нераспыляемость при работе.

Примером может служить газонаполненный защитный разрядник, содержащий цилиндрический изоляционный корпус, в котором соосно установлены два электрода, образующих с корпусом вакуумно-плотную оболочку и выполненных в виде металлических колпачков, на торцевой поверхности которых расположен медный губчатый катод с привесом меди в пределах 10500 мг/см², в порах которого расположено эмиссионное вещество 2KFSiF₄. Радиус зерен порошков меди и 2KFSiF₄, примененных для катода, лежит в пределах 4571 мкм.

Применение эмиссионного вещества состава 2KFSiF₄ по сравнению с аналогом обеспечивает:

1) пониженную распыляемость активного вещества вследствие низкого давления насыщенных паров при высоких температурах;

2) повышенную ион-электронную эмиссию с катода.

Это было проверено экспериментально, с использованием связи положения минимума кривой Пашена (pd)_min (р - давление инертного газа, d - межэлектродное расстояние) и коэффициента вторичной ион-электронной эмиссии :;

(pd)_min=(2,73/А)(ln(1+1/),

где А - коэффициент газа.

В табл. 1 приведены экспериментальные данные положения минимума кривой Пашена и расчетные коэффициенты вторичной ион-электронной эмиссии в смеси инертных газов 99% Ne+1%Ar для различных эмиссионных веществ.

3) повышенную устойчивость материалов катода к отравляющим веществам среды, в которой изготавливаются разрядники. Это положение подтверждено экспериментом, в котором сравнивались параметры разрядников с катодами, пролежавшими на воздухе: 1) 2 часа; 2) 15 суток.

Параметры разрядников не отличались, что доказывает устойчивость катодов на основе патентуемого вещества к отравлению на воздухе. Разрядники на основе алюмосиликата цезия по данным разработчиков меняют свои эмиссионные характеристики уже через 3 суток.

Применение 2KFSiF₄ позволило повысить срок службы разрядников, снизить время запаздывания, снизить среднеквадратичные отклонения статического напряжения зажигания, повысить ресурс. Сравнение разрядников с катодами, основанными на алюмосиликате цезия и 2KFSiF₄, показано в табл. 2.