КАТОДНЫЙ УЗЕЛ

Изобретение относится к электронной технике, в частности, к эмиссионным электронным приборам.
Известны катоды, использующие термоэлектронную, фотоэлектронную, автоэлектронную, взрывоэлектронную эмиссию для генерации потока электронов, необходимого для работы электровакуумных и газонаполненных приборов.
В результате проведения патентно-информационного поиска ближайшего аналога нами не обнаружено.
Технический результат заявляемого изобретения состоит в том, что для эмиссии электронов под действием импульсного электрического поля используется область контакта проводящего материала, например, металла, графита и т.д., высокотемпературного диэлектрика (керамика) и вакуумного объема (тройная точка).
Заявляется катодный узел, отличающийся тем, что катод выполнен в виде керамического основания в виде диска 3 и проводящей пластины в виде кольца 2, находящихся в механическом контакте с целью формирования тройной точки контакта проводник-вакуум-диэлектрик, обеспечивающей высокую плотность тока эмиссии.
На Фиг.1 представлен катодный узел, где:
1 - катод;
2 - проводящая пластина в виде кольца;
3 - керамическое основание в виде диск;
4 - анод.
На Фиг.2 приведены сравнительные характеристики трубки РИА1-120, изготовленной с использованием заявляемого технического решения, и серийной трубки ИМА.
На Фиг.3 показан внешний вид предлагаемого катода.
Устройство работает следующим образом. При появлении импульса высокого напряжения на аноде 4 возникает высокая напряженность электрического поля в зазоре между анодом 4 и катодом 1. В месте контакта проводящего электрода катода - проводящей пластины в виде кольца 2 с диэлектрической пластиной - керамическим основанием в виде диска 3 происходит значительное усиление напряженности электрического поля, т.к. потенциал проводящего электрода равен нулю, а потенциал диэлектрической пластины отличен от нуля. Таким образом, из-за высокой напряженности электрического поля в месте контакта возникает разряд в зазорах между металлом и диэлектриком, происходящий с образованием плазмы. Плазма является источником электронов. Уровень и скорость подъема напряжения, при котором возникает разряд, на порядок ниже, чем требуемые уровень и скорость подъема напряжения для возникновения взрывной эмиссии электронов при отсутствии диэлектрика. Поскольку такой пробой не замыкает основные электроды, т.е. является локализованным в области контакта проводник-диэлектрик, то для его образования требуется незначительная энергия. Таким образом, на поверхности диэлектрической пластины одновременно возникает несколько источников электронов, случайно распределенных по поверхности. Под действием электрического поля электроны ускоряются и двигаются к аноду. Зарождение множества центров эмиссии, позволяет добиться пространственной равномерности потока электронов, хорошего повторения от импульса к импульсу. В проведенных макетных испытаниях разброс в амплитудах импульсов анодного тока не превышал нескольких процентов.
В результате экспериментов, проведенных на взрывоэмиссионных импульсных рентгеновских трубках (ИРТ) с динамической откачкой и на промышленных отпаянных трубках, была разработана отпаянная ИРТ - РИА1-120 с использованием заявляемого технического решения.
14
Основное отличие трубки РИА1-120 от серийно выпускаемых двухэлектродных отпаянных трубок серии ИМА заключается в установке металлокерамического катода вместо лезвийного металлического. Установка металлокерамического катода позволила решить вопрос со стабильной эмиссией из нескольких центров одновременно, при скорости нарастания импульса напряжения менее 10 В/с.
На графике (Фиг.2) приведены сравнительные характеристики трубки РИА1-120 и выпускаемой серийно трубки ИМА. В процессе сравнительных испытаний наблюдается существенная деградация тока эмиссии для трубки ИМА (порядка 20%), ток трубки РИА1-120 практически не изменяется, за исключением начального участка, где, по-видимому, происходит формирование анодного зеркала.