Материал для катода

.С,Кан А.П,Лева и Г.И.Кр (53) 621 (56) Куд 8) др. ТермоЗнергия,лектро 966, с 12 пу нк, 1984,1 61/06,кл. Н 0 тся к эмисчастности к ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЛ 4" -. ОПИСАНИЕ ИЗ ТОР СЯЯЦЯДеЯПв(Я 03,86(54) МАТЕРИАЛ ДЛЯ КАТО (57) Изобретение относ сионной электрони е в ЯО 37682 г.составу материалов для высокотемпературного катода и может быть исполь зовано в газоразрядных лампах, где , катоды работают в атмосфере повышенных давлений инертных газов. Материал для катода содержит, мас.%; алюмосиликат щелочного металла 0,5- 5; соединение щелочно-земельного металла, выбранное из карбонатов, скаидатов, алюминатов, алюмоснликатов 2-10; тугоплавкий металл или смесь тугоплавких металлов - остальное, Материал имеет повышенную эмиссионную способность при высокой температуреИзобретение относится к эмиссионной электронике, в чдстцости к составу материалов дпя высокотемпературного катода, и может быть использовано назораэрядных лампах (тлеющето, искрового и дугового разрядов), где катоды работают н атмосфере повьштеттцых дан;теций инертных газов, при этом температура катода может достигать 10 2500 К и выше. Крсме того катод может быть использован также в ЙГД-генераторах, термоэмиссионных преобразователях и других приборах, где температура катода может достигать не менее 15 2500 К.Целью изобретения является создание материала для катода, обладающего одновременно холодной эмиссией и высокой термоэлектроттной эмиссией при 20 высокой температуре.Для достижения этой цели известный материал дополнительно содержит по крайней мере одно соединение щелочно-земельного металла, выбранное из карбонатов, скацдатон, .алюминатов и алюмосиликатов.при следующих соотношениях компонентов, мас.%:Алюмосиликат щелочного металла 0,5-5 30Соединение щелочно земельного металла 2-10Геталл с высокойтемпературойплавления ОстальноеКатод из такого материала изготавливают путем нанесения смеси указацньгх компонентов ца металлическую подложку любым известным способом, например запрессовыванием в подложку. 40 и напылением суспензии с последующим спекдцнеы. Кроме того, катод может быть предварительно получен н ниде сплава. Для этого смесь порошков указанных компонентов прессуют изнест ными методами прессования с после. дующим спеканием в вакууме или в за- щитной атмосфере. Давление прессова" ния зависит отконкретного состава шихты и, как правило ие превышает 10 Т/смТемпература спекания также зависит от состава шихты и может ва" рьироваться в пределах 1000-2000 К. Установлено экспериментально, что варьирование содержания алюмосилика та щелочного металла в пределах 0,5 5 мас.% не оказывает существенного влияния на величину отбираемого токаФ эмиссии. При содержании в предлдгае" мом катодном материале меньше 0,5 мас .%алвмосилнката токи эмиссии оказываются незначительнымн, что делает катоды такого состава неперспективнымидля практического применения. Приувеличении содержания алюмосиликатаболее 5 мас.% при неизменном количестве скандата бария 10 мас,%) отбираемые токи эмиссии в интервалетемператур 300"900 К значительно увеличиваются, но при этом ухудшаютсятехнологические свойстна такого катодного материала. Например, компоненты смеси це образуют сплав и материал остается рыхльа, что делаетего непригодным для практическогоприменения,Примеры реализации предлагаемогосостава материала катода.Пример 1.Катод, содержащий 85 мас.% циркония, О мас,% скандата бария и5 мас.% алюмосиликата натрия, изго"тавливают следувщим образом, Порошкообразный цирконий, алюмосиликат натрия и скацдат бария смешивают в ука"ванном массовом отношении. Полученную шихту подвергают тщательному переьтешиванию, а затем помолу до полу"чеция частиц со средним размером, непревышающем 5-10 мкм. Далее пихтупрессуют в прессформе, соответствующей Форме изготавливаемого катода,пни давлении прессования 5 т/см" .Спрессованное тело спекают н защитной атмосфере (в водороде) при 1500 Кв течение 30 мцн. Токи эмиссии катода, полученного таким образом, составляют ) = 3,98 10 З А/см при Т = 300 К и 3 = 7,5 10 А/см при Т = 1200 К, а значения эффективной работы выхода Л равны 0,55 и 2,23 эВ соответственно.Изготовление катода с другими составами компонентов отличаются от опи" санного значениями давления прессования, температуры и времени спеканця,Пример 2.Катод, содержащий 90 мас,% смеси Мо и НГ (массовое соотношение 2: 1), 7 мас.% алюмината бария и 3 мас.% смеси алюмосиликата натрия и калия с массовым соотношением компонентов в смеси 1:1, изготавливают так же, как в примере 1. Давление прессования составляет б. т/см, а температура спекания в . 1600 К в течение 20 мии. Такой катод имеет токи эмиссии тПреимуществом предлагаемого катода лнллется сочетание свойств холодцого катода и термокатода, что позволяет создавать на его основе газоразрлдные приборы с улучшенными электрическими параметрамц и характе ристцками. Эксперименты показали, что при работе данного катода в различных высокоинтенсивных газораэрлдпых приборах, в частности в приборах типа ДКсТ на 5 и 10 кВт, уменьшается иапряжение зажигания, увеличивается срок службы и др.). Другим достоциством предлагаемого катода является его высокая устойчивость в условиях ин 1,2 10Л/см прц Т = 300 К и4,5 10Л/см прц Т = 1200 К.Пример 3.Катод, содержащий 85 мас, . Ке,10 мас.скандата бария ц 5 ыас. с 1 еси алюмосцликатов цатрця, калияи рубидця с массовым соотношением1:1:1, изготавливают так же, как впримере 1. Давлецце прессования составляет б т/см, а температура спекаиия - 1500 К в течение 20 мин. Такой катод имеет токи эмиссии 3= 3,0 10А/см при Т = 300 К и8,9 1 О А/см прц Т = 1200 К, 15Пример 4Катод, содержащий 94,5 мас.НГ,мас.карбопата бария, 0,5 мас,смеси алюмосцликатов цатрцл, калияи цезия с массовья соотношеццем 1:1:120изготавливают также, как в примере .1,Давление прессования составляет4 т/см, а температура спеканця -1400 К в течение 15 мин. Такой катодимеет ток эмиссии 3 = 0,2 10 1 Л/см 25прц Т = 300 К и 3 = 1,3 10Л/смпри Т - 1200 К.Пример 5,Катод, содержашцц 85 мас.ИГ,10 мас.карбоцата бария и 5 мас.%смеси алюмосцликатов натрия, калияи цезия с массовым соотношением1:1:1, иэготавлцвсчют так же, как впримере 1Давление прессонаиил составляет 6 т/сма температура спекания - 1700 К в течение 25 мин. Такои катод имеет ток эмиссии3,7 10 А/см прц Т = 300 К и5 1,10- А/см 2 прц Т - 1200 КПример 6.40Катод, содержащий 85 мас.Та, 10 мас.смеси карбонатоп бария и стронция эквимолярпого состава и 5 мас. , смеси алюмосцликатов натрия и цезия с массовым соотношением 1,1, изготавливают так же, как в примере 1. Давление прессонаицл составляет б т/см, а температура спеканця - 1800 К в течение 20 мцн. Такоц катод имеет ток эмиссии 3 = 3 2 10 А/см50 при Т= 300 К и 3 = 21,8 1 ОА/см при Т = 1200 К.Пример 7.Катод, содержащий 90 мас.смеси Та и Ке 1 массовое соотцошечце 1: 1), 7 мас, . тройной смеси карбонатов бария, стронция и кальция с массовьа соотношением 55:40:5 н 3 мас,смеси алюмосцликатов лития и рубцдия е мас" совым соотношением 1:1, цзготавлцва 1ют так же, как в примере 1, Давление прессования составляет 7 т/см,а температура спеканця1800 К втечение 20,мин. Такой катод имеетток эмиссии 3 = 2,7 10А/см прцТ = 300 К и 3 24,5 10 Л/ем нрцТ = 1200 К,Пример 8.Катод, содержащий 86 мас,2 Мо,1 О мас.карбоната бария и 4 мас. алюмосилцката рубидия, изготавливаютследующим образом. Для улучшения процесса прессования ц спеканця в шихтудобавляют до 5 мас.Б поливцниловогоспирта, После помола шихту прессуютпрц давлении 8 т/см и спекают при1800-1900 К в течение 15 мцн, Такойкатод имеет токи эмиссии 1 = 2, 110 Л/см прц Т =. 300 К и- 3, 8 .10А/см при Т = 200 К,СПример 9,Катод, содержащий 90 мас,У,О мас,% алюмосиликата бария-цезця,изготавливают так же, как в примере 1, Давление прессования 7 т/см,температура спекания Т -: 2000 К втечение 20 миц в водороде. Такой катод имеет токи эмиссии 3=2,0 10 А/смфпри Т = 300 К ц 3 = 4 10, Л/см приТ = 1200 К.Пр имер 10.Катод, содержащий 93 мас,% И,2 мас.тройной смеси карбонатов бария, строицил, кальция и 5 мас,алюмосцликата цезия, изготавливают также, ьак в примере 1Давление прессования 7 т/см, температура спеканцяТ = 1800 К в течение 20 мин. Такойкатод имеет токи эмиссии 3 = 1,951 ОА/см при Т = 300 К и 33 10Л/см при Т = 1200 К.513768226 тенсивной ионной бомбардировки. Экс-аення эмиссионной способности катода периментально установлено, что прн при высоких температурах, он дополпрочих равных условиях при работе в ннтельно содержит по крайней мере дуговом режиме предлагаемый катод одно соединение щелочно-земельного значительно превосходит по эрозион 5иеталла, выбранное иэ карбонатов, ной устойчивости известный катод на скаидатов, алюминатов, алюмосилнкатов основе торированного вольфрама, при следующих соотноаениях компонентов, иасЛ Ф о р И у л а и з о б р е т е и и я 10 Алюмосиликат щелочного металла - 0,5-5Материал длякатодасодержащий , Соединение щелоч- один нли несколько металлов с высо- но-земельного ие-. кой температурой плавления и по край" телла 2-10 ней мере один иэ алюиосиликатов ще" 15 , Тугоплавкий ме-. лочных металлов о т л и ч а ю " , талл нли смесь щ и й с я тем, что, с цельв повы- тугоплавких металлов ОстальноеСоставитель Г.КудинцеваРедактор Т,Куркова Техред М.Моргентал ., Корректор Н.КорольЗаказ 4327 - Тираж 405 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1.13035, Москва, 3-35, Раущская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектнвя, 4й