ВТОРИЧНО-ЭМИССИОННЫЙ КАТОД

Полезная модель относится к электронной технике, а именно к конструкции катодных узлов СВЧ приборов магнетронного типа (М-типа).
Известен металлосплавной катод, содержащий фольгу из эмиссионного материала, закрепленного на подложке из тугоплавкого металла, при этом в фольгу введена и прикреплена к ней диффузионной сваркой спираль, навитая из проволоки тугоплавкого металла [Патент RU 2041529, С1, МПК H01J 1/32 (1995.01), H01J 9/14 (1995.01), В23K 20/14 (1995.01) опубликовано 09.08.1995].
Известная конструкция не технологична вследствие необходимости навивки спирали.
Также известна конструкция вторично-эмиссионного катода для прибора М-типа содержащего керн, выполненный из тугоплавкого металла, например из молибдена. В керне выполнена внутренняя полость для охлаждения катода. На наружной поверхности керна закреплен эмиттер из платины, а на поверхности внутренней полости нанесен слой другого химически устойчивого в охлаждающей среде тугоплавкого металла, например вольфрама [Патент RU 2250528, С1, МПК H01J 23/04 (2000.01), опубликовано 20.04.2005].
Недостатком такой конструкции является неравномерное распределение температуры на поверхности катода и отсутствие возможности управлением рабочей температурой катода.
Наиболее близким к технической сущности предлагаемой полезной модели является конструкция металлосплавного катода, который состоит из металлического эмиттера, нанесенного на подложку и керна [Патент RU 2231855, С1, МПК H01J 9/12 (2000.01), опубликовано 27.06.2004].
Недостатком такой конструкции катода в мощных импульсных приборах М-типа является неравномерное распределение рабочей температуры по поверхности катода. Перепад температуры на поверхности катода достигает 35% относительно средней температуры, это вызвано неэффективным теплоотводом крайних выступов из-за отсутствия теплового контакта с втулкой в результате ее деформации, вызванной тепловым расширением, что приводит к перегреву и к снижению долговечности катода.
Задачей полезной модели является повышение надежности и долговечности катода.
Технический результат полезной модели заключается в повышении надежности и долговечности катода за счет равномерного распределения температуры на поверхности катода.
Поставленная задача решается благодаря тому, что из конструкции катода исключены крайние выступы и введен дополнительный симметричный выступ, а подложка с нанесенным эмиттером разделена на две части, каждая из которых присоединена к одному из выступов.
Равномерное распределение температуры достигается за счет изменения расстояния N, рабочая температура выбирается для конкретного прибора и определяется размерами М и Н.
Полезная модель поясняется чертежами: фигура 1 - вторично-эмиссионный катод, фигура 2 - зависимость неравномерности распределения температуры на поверхности катода от отношения расстояния между выступами к высоте катода.
Описание конструкции
На фиг. 1 представлена конструкция катода, состоящего из фольги эмиссионного материала 1, нанесенного на подложку 2, выполненную в виде формоустойчивой втулки и керна 3, выполненного из тугоплавкого металла, например молибдена. В керне 3 выполнена внутренняя полость для охлаждения катода, а наружная поверхность выполнена с выступами 4, обладающими высоким термическим сопротивлением за счет их малого поперечного сечения и местом крепления 5 втулки и керна.
С целью равномерного распределения температуры на поверхности катода сделаны два симметричных выступа на керне катода, при этом расстояние между выступами выбирают 0,43-0,45 от длины катода (L), ширина выступа (М) и высоты выступа (Н) выбирают в зависимости от рабочей температуры катода.
Для исключения деформаций подложек с нанесенными эмиттерами между ними предусмотрен зазор К, который также зависит от рабочей температуры катода и рассчитывается по формуле:
п
р
K=(α⋅1⋅ΔТ)⋅2, мм
п
где α - коэффициент теплового расширения подложки;
1 - расстояние от края эмиттера до выступа, мм;
Р
ΔТ - разница между комнатной и рабочей температурой,"С.
Вторично-эмиссионный катод работает следующим образом. Вторично-эмиссионный катод устанавливают соосно с замедляющей системой прибора М-типа с помощью изолятора и закрепляют при помощи сварки. При включении прибора М-типа на рабочей поверхности катода выделяется мощность обратных электронов (обратной электронной бомбардировки). Выделяющаяся мощность с рабочей поверхности эмиссионного материала 1 катода отводится на водоохлаждаемый керн 3 через места крепления 5 подложки 2 и выступов 4, обладающих высоким термическим сопротивлением, за счет их малого поперечного сечения. Рабочую температура катода при этом обеспечивают подбором необходимого термического сопротивления выступов с учетом неравномерности распределения мощности обратной электронной бомбардировки рабочей поверхности и взаимного расположения выступов относительно друг друга (фиг. 2).
Во время изменения рабочей температуры поверхности катода от комнатной до рабочей, изменение длины подложки с эмиттером L1 за счет термического расширения компенсирует зазор К для исключения деформаций рабочей поверхности катода.