Катодный узел

Полезная модель относится к плазменной технике, в частности, к катодам плазменных установок, предназначенных для обработки и испытаний различных технологических материалов, в том числе тугоплавких металлов.
Известна конструкция катода плазменного ускорителя RU 2304858 С1, содержащий держатель, в котором размещен эмиттер, выполненный из гексаборида лантана и нагреватель, состоящий из корпуса, электроизолятора и спирали нагревателя. Узел эмиттера выполнен в виде цельного цилиндрического элемента.
Недостаток известного катодного узла заключается в сложности его замены при повреждении, что затрудняет его эксплуатацию, особенно в условиях недостатка высококачественного сырья для изготовления сменных сложных эмиттеров катода.
Технической задачей полезной модели является повышение эксплуатационной надежности катодного узла с эмиттером.
Технический результат направлен на повышение надежности работы катодного узла.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где показана схема катодного узла.
Катодный узел содержит корпус 1, внутри которого находится эмиттер, выполнен не менее чем из двух стрежней 2 из гексаборида лантана, одинакового сечения, установленных в кассете 3, выполненной из ленты тугоплавкого металла (например, тантала) и охватывающей каждый из стержней 2. Внутри корпуса 1 также содержится спиральный нагреватель 4, который окружает все стержни 2. Электроизоляторы 5 отделяют стержни 2 спирального нагревателя 4 и фиксируют его витки. Кассета 3 зафиксирована тремя стойками 6, которые являются также токовводами.
Катодный узел работает следующим образом.
По спиральному нагревателю 4 пропускается электрический ток. Тепло выделяемое спиралью нагревателя 4 концентрируется корпусом 1. Температура стержней 2 повышается до 1400°С. Кассета 3, выполненная из ленты тугоплавкого металла, обеспечивает компенсацию расширения стержней 2. Через одну из стоек 6, имеющих прямой электрический контакт с кассетой 3, на стержни 2 подается напряжение смещения относительно спирального нагревателя 4. Возникающий при этом ток тепловой эмиссии со спирального нагревателя 4 на стержни 2 обеспечивает дополнительный нагрев стержней 2 до рабочей температуры катодного узла, которая составляет 1500°С.
В случае повреждения одного из стержней 2, конструкция катодного узла позволяет провести оперативную его замену, без замены всего катодного узла, что снижает время восстановления установки.
Экспериментально установлено, что ток эмиссии катодного узла, например, в сборке из 6 стержней гексаборида лантана длинной 50 мм одинакового квадратного сечения со стороной 7 мм, составляет 20А, что достаточно для поддержания тока в плазменном разряде в испытательной установке.
Использование полезной модели обеспечивает повышение надежности катодного узла за счет упрощения конструкции эмиттера.