МЕТАЛЛОПОРИСТЫЙ КАТОД

Полезная модель относится к электронной технике, а именно к конструкции металлопористых катодов (МПК) для СВЧ приборов.
Известна конструкция металлопористого катода, в которой пропитанная активным веществом губка закреплена в молибденовом корпусе припоем (1).
Недостатком такой конструкции является наличие припоя, который
во-первых, снижает механическую прочность металлопористого катода,
во-вторых, ухудшает его эммиссионные свойства из-за уменьшения эмиссионной поверхности, в следствии попадания на нее припоя.
Известна конструкция металлопористого катода - прототип, в котором пропитанная активным веществом губка закреплена в охватывающем ее молибденовом корпусе.
Корпус металлопористого катода может быть выполнен из массивной трубы для однолучевого или прутка для многолучевого металлопористого катода, имеет толстостенную часть с толщиной стенки более 0,5 мм, для расположения пропитанной активным веществом губки, при этом конфигурация их боковых поверхностей
обеспечивает зазор между ними, не доходящий до рабочей поверхности катода, который заполнен смесью порошков тугоплавких металлов с добавкой алюминия под давлением и тонкостенную часть с толщиной стенки менее 0,5 мм, для расположения подогревателя.
Данная конструкция металлопористого катода по сравнению с аналогом не имеет припоя, что позволяет сохранить высокие эмиссионные свойства.
Недостатком такой конструкции металлопористого катода является
во-первых, высокая трудоемкость изготовления тонкостенной части корпуса, выполненного из тугоплавкого металла с минимальной толщиной стенки, менее 0,5 мм, особенно при увеличенном размере подогревателя, как обычно процессом ее вытачивания,
во-вторых, низкая механическая прочность тонкостенной части корпуса, из-за ее возможного разрушения при закреплении пропитанной активным веществом губки в корпус, определяет и низкий процент выхода годных металлопористых катодов, а увеличение толщины стенки тонкостенной части корпуса снижает эффективность металлопористого катода - его мощность и время разогрева.
Следовательно, практически невозможно изготовить из прутка молибдена корпус, имеющий в части расположения подогревателя, тонкую, эластичную и прочную стенку.
Техническим результатом полезной модели является повышение механической прочности, увеличение процента выхода годных и снижение трудоемкости изготовления металлопористого катода при сохранении его эффективности.
Технический результат достигается тем, что в известной конструкции металлопористого катода, содержащей пропитанную
активным веществом губку, корпус из тугоплавкого металла, имеющий толстостенную часть с толщиной стенки более 0,5 мм, в котором расположена пропитанная активным веществом губка, при этом конфигурация их боковых поверхностей, обеспечивает зазор между ними, не доходящий до рабочей поверхности катода, который заполнен смесью порошков тугоплавких металлов с добавкой алюминия и тонкостенную часть с толщиной стенки менее 0,5 мм, для расположения подогревателя, толстостенная и тонкостенная части корпуса выполнены составными, на боковой внутренней поверхности толстостенной части корпуса выполнена канавка шириной более 3S, на расстоянии более S от ее торца со стороны тонкостенной части корпуса и глубиной 0,05-0,2 мм, для расположения и закрепления в ней тонкостенной части корпуса, расположенной вне торца толстостенной части корпуса, где
S - толщина стенки тонкостенной части корпуса.
Тонкостенная часть корпуса, расположенная вне торца толстостенной части, может быть выполнена равной, либо большей, либо меньшей толстостенной части корпуса.
Толстостенная и тонкостенная части корпуса выполнены из молибдена.
Тонкостенная часть корпуса может быть выполнена из любого тугоплавкого металла или любого их сплава.
Выполнение толстостенной и тонкостенной частей корпуса металлопористого катода составными позволит:
во-первых, изготавливать тонкостенную часть корпуса заданной минимальной толщиной для размещения и крепления подогревателя отдельно путем штамповки или обкатки из ленты любого размера и любого тугоплавкого металла или любого их сплава и тем самым
исключить трудоемкий, подчас приводящий к разрушению тонкостенной части корпуса, процесс ее вытачивания и тем самым снизить трудоемкость изготовления, повысить процент выхода годных.
во-вторых, предложенная конструкция соединения тонкостенной и толстостенной частей корпуса в сочетании с возможностью использования любого тугоплавкого металла или их сплава и возможность получения любой заданной, прежде всего минимальной толщины тонкостенной части корпуса, обеспечивающей достаточную прочность, позволит повысить механическую прочность, а, следовательно, и процент выхода годных металлопористых катодов,
в-третьих, предложенная конструкция соединения тонкостенной и толстостенной частей корпуса дает возможность в случае необходимости, например, когда подогреватель больше размера толстостенной части корпуса варьировать размером последнего, не снижая технического результата.
Выполнение канавки в толстостенной части корпуса шириной более 3S при соединении толстостенной и тонкостенной частей корпуса в процессе запрессовки зазора смесью порошков тугоплавких металлов под давлением позволит качественно заполнить канавку и тем самым получить качественное неразъемное соединение, что не имеет место при ширине канавки менее 3 S.
Выполнение канавки в толстостенной части корпуса на расстоянии более S обеспечивает целостность конструкции в процессе запрессовки зазора смесью порошков тугоплавких металлов под давлением.
Выполнение канавки в толстостенной части корпуса как менее 0,05 мм, так и более 0,2 мм не целесообразно, так как в первом случае данная глубина становится соизмеримой с допуском изготовления, а во втором надежность соединения более не повышается.
Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 дан разрез металлопористого катода, где
- пропитанная активным веществом губка 1,
- толстостенная часть корпуса 2,
- зазор, заполненный смесью порошков тугоплавких металлов с добавкой алюминия 3,
- тонкостенная часть корпуса 4,
- канавка 5.
На фиг.2 и 3 даны варианты металлопористого катода, с большим и меньшим подогревателем соответственно.
Пример 1.
Из прутка молибдена диаметром 10мм, делают заготовку для толстостенной части корпуса 2 диаметром - 10 мм, толщиной - 2,5мм. Изготавливают проточкой внутреннюю боковую поверхность толстостенной части корпуса 2 диаметром 9 мм, в результате чего образуется стенка толщиной 1 мм. На этой поверхности на расстоянии 0,5 мм, что соответствует 1,5 S, от ее торца вытачивают канавку 5 шириной 1 мм, что соответствует 3,3 S и глубиной 0,1 мм. В стенке толщиной 1 мм протачивают отверстие 8мм для расположения пропитанной активным веществом губки 1.
Из листа тантала делают штамповкой заготовку для тонкостенной части корпуса 4, далее так же штамповкой делают цилиндр диаметром 9 мм, равным внутреннему диаметру толстостенной части корпуса 2.
Затем вставляют тонкостенную часть корпуса 4 в боковую поверхность толстостенной части корпуса 2 до упора.
Располагают в толстостенной части корпуса 4 пропитанную активным веществом губку 1, в зазор между корпусом и пропитанной
4
активным веществом губкой запрессовывают под давлением 10 Па смесь порошков вольфрама, молибдена, алюминия.
В процессе запрессовки происходит вдавливание тонкостенной части корпуса 4, расположенной напротив канавки в толстостенной части 2, в канавку 5 и таким образом образуется неразъемное соединение толстостенной и тонкостенной частей корпуса.
Примеры 2-3.
Аналогично примеру 1 были изготовлены металлопористые катоды, но выполненные с шириной канавки 5 S и 10 S и глубиной 0,05 и 0,2 соответственно.
Изготовленные образцы были испытаны на механическую прочность.
Протокол испытаний прилагается.
Таким образом, предлагаемая конструкция металлопористого катода по сравнению с прототипом позволит:
во-первых, повысить механическую прочность и процент выхода годных,
во-вторых, снизить трудоемкость изготовления, при сохранении эффективности металлопористого катода.
Кроме того, предлагаемая конструкция позволит создавать так же надежные и многолучевые металлопористые катоды.
Источники информации
1. Кудинцева Г.А. и др. Термоэлектронные катоды. Изд-во «Энергия», М., 1966 г., стр.215-216.
2. Патент РФ №2064705 приоритет 24.11.92 г. МПК H 01 J 9/04