Холодный катод

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11907633(23) Приоритет по делам изобретеиий и открытий(53) УДК 621 385. 0 32. 212 (088. 8) В.И,Иельник, В,В.Иорозов, А.В,Бесови В.Я.ШлюкоКиевский ордена Ленина политехнический ин итут:.,им, 50-летия Великой Октябрьской социалистРщеекой.,революции(54) ХОЛОДНЫЙ КАТОД Изобретение относится к газоразрядным источникам электронов на основе высоковольтного тлеющего разряда, формирующим электронные пучкиразличного профиля и применяемым, восновном, в технологических целях длясварки, плавки, пайки, отжига, испарения разлицных материалов и др.Известны холодные катоды для гаэораэрядной электронной пушки на основе алюминия, тантала и др. Такие10катоды изготавливают механической обработкой. Недостатком этих катодов является низкий коэффициент ионно-электронной эмиссии и недостаточно высокая стабильность работы, особенно, наиболее широко применяемых катодов иэ алюминия,20Возможно применение в газоразрядных пушках катодов из других материалов и сплавов, наиболее эффективными иэ которых является гексаборид лантана, обладающий высоким коэффициентом ионно-электронной эмиссии .11.Катоды из гексаборида лантана изготавливают в виде таблеток и механическим способом крепят в катодном узле пушки, цто не обеспечивает необходимого теплоотвода из-за плохого контакта гексаборида лантана с элементами конструкции при нагреве под воздействием ионной бомбардировки. Это снижает предельную плотность тока с катода, удельную и общую мощность пушки и затрудняет использование катодов небольших размеров для получения электронных пучков с малым углом сходимости.Известен холодный катод для электронной пушки, в котором эмиттер из гексаборида лантана закреплен в ме" таллическом керне на охлаждаемом основании 21,Однако пушки с такими катодами имеют низкую энергетическую эффективность и стабильность за счет плохого907633 Формула изобретения теплового контакта между эмиттером материала и окружающей частью катода.Цель изобретения - повышение эффективности и стабильности работы холодного катода газоразрядных электронных пушек на основе высоковольтного тлеющего разряда.Поставленная цель достигается тем, что в холодном катоде газоразрядной электронной пушки, содержащем 1 о эмиттер на основе гексаборида лантана, закрекленный в металлическом керне на охлаждаемом основании, эмиттер выполнен из сплава гексаборида лантана, содержащего 10 - 30 вес, 3 ни келя или кобальта, и соединен с керном припоем из сплава никеля, содержащего 4 - 5 вес, ь бора.На чертеже изображено предлагаемое устройство. 20Катод содержит эмиттер 1 катода закреплен пайкой на металлическом керне 2. Весь катод через уплотнение 3 закреплен с помощью прикатодного электрода 4 на водоохлаждаемом осно вании 5. Катодный узел окружен анодом б.Эмиттирующая часть катода изготовлена из сплава гексаборида лантана и никеля или кобальта, содержание кото- зо рых составляет 10-30 вес, /. Содержание металлов в этих пределах практически не изменяет коэффициента ионно-электронной эмиссии сплавов относительно чистого гексаборида лантана, 5 в то же время увеличивает их теплопроводность и стойкость к ионной бомбардировке. Технология изготовления предлагаеомого катода заключается в следующем.Исходные порошки гексаборида лантана и никеля (кобальта) крупностьюне более 5 мкм смешиваются в шаровоймельнице, футированной твердым спла 45вом, в среде этилового спирта. Продолжительность смешивания не менее40 ч позволяет получать равномерноераспределение компонентов сплава,После сушки вводится 15/-ный растворполивинилового спирта в воде и смесьгранулируется. Прессование проводится при 2-3 т/см-. Температура спекания зависит от содержания металлической компоненты сплава и находится винтервале 1300 - 1600 С. Пористостьпосле спекания не превышает 0,13.Пайка эмиттера проводится следующим образом. 4Подложка из никеля или сплава, имеющего в своем составе никель,покрывается слоем 1- 1,5 мм порошка припоя из сплава никеля, содержащего 3 вес. 3 бора. Такой состав сплава имеет низкую температуру плавления, а также хорошо смачивает керн и эмиттирующую часть, Сборка из керна и эмиттера нагревается в нейтральной или восстановительной среде до 1100- 1150 С со скоростью 20-30 град/мин и выдерживается 3 - 5 мин. После охлаждения катодный узел может дорабатываться механизчески для придания более точной конфигурации катоду.При работе пушки в камере создается давление 10 "- 10 мм рт, ст,Между катодом и заземленным анодом прикладывается ускоряющее напряжение величиной десятки кВ. В пушке зажигается тлеющий разряд с плазмой, локализованной в промежутке анод - обрабатываемое изделие 7. Положительные ионы из плазмы 8 ускоряются полем катодного падения потенциала и бомбардируют катод, выбивая из него электроны, которые формируются в пучок 9. При этом на катод переносится до 10 всей мощности разряда, что приводит к недопустимому нагреву катода.Применение сплавов гексаборида лантана с никелем или кобальтом, имеющих высокий коэффициент ионно-электронной эмиссии, позволяет повысить плотность тока эмиссии, улучшить Фокусировку за счет получения беспористых катодов, увеличить теплопроводность эмиттирующей части катода и улучшить качество пайки по сравнению с чистым гексаборидом лантана. Интенсивное охлаждение катода, например водяное, возможное за счет образования теплового контакта в результате пайки эмиттера катода с керном позволяет повысить энергетическую эффективность пушки в 2 - 2,5 раза, а также обеспечивает стабильность тока электронного пучка в течение сотен часов работы, что расширяет функциональные возможности газоразрядных пушек данного типа, в частности в области сварки. Холодный катод газоразрядной электронной пушки на основе высоковольт907633 даа Составитель Г.ЖуковаРедактор Н.Бобкова Техред М. Надь Корректор Н,Стец Заказ 818 Тираж 758 Подписное ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,ного тлеющего разряда, содержащийэмиттер на основе гексаборида лантана, закрепленный в металлическом керне на охлаждаемом основании, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения энергетической эффективности и стабильности работы пушки, эмиттер выполнен из сплава гексаборида лантана, содержащего 1030 вес. Ф никеля или кобальта,. и соединен с керном припоем из сплава никеля,содержащего 4 - 5 вес,бора,6Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. МорЬзов В.В. и др. Исследование материалов холодных катодов газоразрядных электронных пушек. "Электронная техника", серия "Материалы",1976, вып, 10, с. 86-892. Рвторское свидетельство СССРИф 671583, кл, Н 01 Д 1/14, 37/06,1979 (прототип) .