КАТОД ДЛЯ ЛАМП БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ И ЛАМП ОБРАТНОЙ ВОЛНЫ

Полезная модель относится к электронной технике, а именно к металлопористым катодам электронных приборов СВЧ-типа - ламп бегущей волны (ЛБВ) и ламп обратной волны (ЛОВ). Может быть использована для повышения и обеспечения стабильной эмиссионной способности металлопористых катодов.
Известны различные конструкции металлопористых катодов [Оксидный катод, под. ред. Б.М.Царева. Издательство иностранной литературы, 1957; Кудинцева Г.А. и др. Термоэлектронные катоды. Энергия, 1966], состоящие из пористой вольфрамовой губки, пропитанной активным эмиссионным веществом.
Известны также металлопористые катоды [патенты RU на изобретения №2064204, 2285973, 2338291, патент RU на полезную модель №72096], содержащие корпус, выполненный из тугоплавкого металла, в котором расположена пропитанная активным эмиссионным веществом вольфрамовая губка с эмиттирующей поверхностью.
Наиболее близким аналогом заявляемого металлопористого катода является катод [патент RU на изобретение №2172997], содержащий керн из тугоплавкого металла и матрицу, поры которой заполнены эмиттирующим составом.
Однако отсутствие точного совпадения геометрии микроотверстий и отсутствие гарантии одинакового расстояния между ними после завершения изготовления отражается на качестве эмиссии и рабочих характеристиках термоэмиссионного катода.
Задачей заявляемой полезной модели является разработка конструкции катода для лампы бегущей волны и лампы обратной волны с максимально возможными идентичными геометрическими и техническими характеристиками всех локальных фрагментов на эмиттирующей поверхности катода - геометрией микроотверстий и расстояниями между ними.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что у катода для лампы бегущей волны и лампы обратной волны, имеющем корпус, выполненный из тугоплавкого металла, в торцевой части которого погружена пропитанная активным веществом и покрытая снаружи слоем металла платиновой группы вольфрамовая губка, у которой по внешней обращенной наружу торцевой части эмиттирующей поверхности равномерно распределены микроотверстия, последние выполнены идентичными лазерной микрогравировкой, размеры и расстояние между микроотверстиями подчинены следующим соотношениям:
,
,
где d - диаметр микроотверстий, мкм;
h - глубина микроотверстий, мкм;
l - расстояние между центрами микроотверстий, мкм;
причем глубина микроотверстий обеспечена выполнением соотношения:
,
где λ - рабочая длина волны лазерного излучения, мкм.
Технический результат заявляемой полезной модели. Равномерное распределение микроотверстий по эмиттирующей поверхности катода во всех направлениях и выполнение их идентичными по размерам позволяет повысить интенсивность выхода активного вещества, и, следовательно, улучшить технические характеристики работы всей конструкции катода в целом. Выполнение микроотверстий с заданными размерами и расстоянием между собой позволяет обеспечить наилучшую эмиссионную способность катода. При слишком малых микроотверстиях количество активного вещества может оказаться недостаточным для работы катода, при больших размерах - происходит интенсивное испарение активного вещества, конденсирующегося на других деталях, что сокращает сроки службы металлопористого катода.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью Фиг.1-2, на которых изображено: на Фиг.1 - общий вид катода, на Фиг.2 - полученная эмиттирующая поверхность катода. На Фиг.1-2 позициями 1-4 обозначены:
1 - корпус из тугоплавкого металла;
2 - вольфрамовая губка;
3 - эмиттирующая поверхность;
4 - микроотверстия.
Катод для лампы бегущей волны и лампы обратной волны имеет корпус 1, выполненный из тугоплавкого металла. В торцевой части корпуса 1 погружена пропитанная активным веществом и покрытая снаружи слоем металла платиновой группы вольфрамовая губка 2. По внешней обращенной наружу торцевой части эмиттирующей поверхности 3 вольфрамовой губки 2 равномерно распределены микроотверстия 4. Последние выполнены идентичными лазерной микрогравировкой. Размеры и расстояние между микроотверстиями 4 подчинены следующим соотношениям: d/l=0.1÷1, h/d=0.15÷10, где d - диаметр микроотверстий 4, мкм; h - глубина микроотверстий 4, мкм; l - расстояние между центрами микроотверстий, мкм. Глубина микроотверстий 4 обеспечена выполнением соотношения: λ/h=0.009÷0.84, где λ - рабочая длина волны лазерного излучения, мкм, которая обеспечивает лазерную микрогравировку эмиттирующей поверхности.
2
3
Изготавливают корпус 1 катода из тугоплавкого металла и вольфрамовую губку 2 с соответствующими друг другу формой и размерами. Пропитывают вольфрамовую губку 2 активным веществом, заполняющим ее поры. Наиболее часто в качестве активного вещества используют алюминаты бария-кальция, например, 3ВаО·АlО·0,5СаО. Закрепляют вольфрамовую губку 2 в корпусе 1 катода с помощью припекания, сварки или пайки. Осуществляют механическую обработку поверхностного слоя катода, при которой пропитанную вольфрамовую губку 2 обрабатывают подрезным резцом. В результате обработки поверхности металлопористого катода происходит завальцовка поверхностных пор на глубину 5-10 мкм. Вскрытие завальцованных пор производят с помощью направления импульсного лазерного излучения на эмиттирующую поверхность 3 с обеспечением формирования равномерно распределенных по ней микроотверстий 4. Параметры импульсного лазерного излучения и глубина заданных микроотверстий 4 между собой подчинены соотношению: λ/h=0,009÷0,84, где λ - длина волны лазерного излучения для микрогравировки, мкм, h - глубина микроотверстий, мкм. Наносят на эмиттирующую поверхность 3 слой металла платиновой группы. Завершают формирование катода термической обработкой его эмиттирующей поверхности 3 - прокалкой для обезгаживания и удаления примесей.
Пример.
Заявляемая полезная модель изготовлена в виде ряда экспериментальных образцов на одном из предприятий г.Саратова. Обработку эмиттирующей поверхности данных образцов проводили с помощью направления импульсного лазерного излучения по программе ЭВМ с учетом заданного радиуса кривизны катода с обеспечением формирования идентичных равномерно распределенных по эмиттирующей поверхности катода микроотверстий. В качестве источника импульсного лазерного излучения использовали твердотельный лазер с рабочей длиной волны 1,06 мкм. Конкретные соотношения были обеспечены следующими: d/l=0.75, h/d=0.4, λ/h=0.18, где рабочая длина волны лазерного излучения λ=1,06 мкм, диаметр микроотверстий d=14.75 мкм, расстояние между центрами микроотверстий l=19.7 мкм, глубина микроотверстий h=5.9 мкм.