Способ измерения термоэлектронной эмиссии

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик Зависимое от авт. свидетельстваМ. Кл. Н 0 Ц 9/42 Заявлено 19.Ъ 111.1971 ( 1691723/26-25) с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 23 Х.1973. Бюллетень23 Дата опубликования описания 10.09,74 Гасударственный комитет Совета Министров СССР оо делам нэооретеннй н открытий.11 Т Б Ю. И. Набоков, В. Н. Дудкин и В, Г, Ворожейкин Заявитель СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИИзобретение относится к способу измерения эмиссии термокатодов, в частности оксидных термокатодов.Известен способ измерения эмиссии термокатодов по недокальной характеристике катодного тока, которая представляет собой зависимость катодного тока от температуры катода (или напряжения накала) при постоянном значении анодного напряжения. По недокальной характеристике определяют характеристическую температуру катода при заданной плотности катодного тока, являющуюся показателем эмиссионной активности катода, Чем активнее катод и чем больше его эмиссия, тем меньше характеристическая температура,Если при рабочей плотности катодного тока характеристическая температура катода будет О, то эмиссия катода при любой температуре Т определяется согласно уравнению Ри- чардсона-Дэшмана где ср - эффективная работа выхода, соответствующая температуре 0;а - температурный коэффициент работы выхода,Й - постоянная Больцмана,Однако такой способ определения эмиссиисправедлив только для режима импульсных измерений, когда отбор тока в импульсном режиме не влияет на состояние активности 5 катода.В случае отбора статического тока такойспособ экстраполяции в область более высоких температур Т)0 дает неверный результат, значительно отличающийся от действи тельного значения эмиссии, замеренного прирабочей температуре Т и отбора статического тока а. Это связано с тем, что отбор статического тока вызывает уменьшение (спад) эмиссии оксидного катода вследствие внутрен него самоотравления катода под действиемвнутреннего поля, возникающего в окспдном слое при прохождении статического тока, увеличивающего концентрацию отрицательных ионов кислорода в наружном эмиссионном 20 слое покрытия.Увеличение концентрации кислородныхионов, уменьшая относительную концентрацию доноров (атомов бария), уменьшает эмиссию катода. Чем больше ионов кислорода в 25 покрытии катода, тем меньше активность катода и меньше эмиссия катода и тем глубже спад эмиссии прп отборе статического тока.Глубина спада эмиссии зависит от величины отбираемого статического тока, темпера туры катода, актпгностн катода и определяет383112 4при одной и той же плотности тока. Определяют степень отравляющего влияния статического тока на эмиссию по характеристическим температурам импульсной и статической 5 недокальных характеристик. В результатеучет температурной зависимости отравления эмиссии статическим током при экстраполяции низкотемпературной эмиссии в область высокой температуры по уравнению Ричард сона - Дэшмана дает точное значение эмиссии. ся экспериментально полученным выражени- ем Е-- Аое сас оТ(П) отбираемый с катода статическийток;начальное значение эмиссии катодапри температуре Т и (ос=О;конечное (установившееся) значение эмиссии при температуре Т иос ФО,энергия активации процесса спадаэмиссии: 0,6 эв;коэффициент, зависящий от активности катода. где еа, -от -е т -Из-за отравляющего действия статическоготока на эмиссию в режиме статического токо- отбора эмиссия катода меньше, чем в им пульсном режиме (когда нет отравления) .Это проявляется в том, что характеристическая температура катода в импульсном режиме Оменьше, чем характеристическая температура в статическом режиме О,. Чем боль ше степень отравления эмиссии статическимтоком, тем больше разница О, - О, Для определения эмиссии при температуре Т в режиме отбора статического тока ас, определяют глубину спада эмиссии под действием это го тока при характеристической температуреО,. Глубина спада эмиссии при О, определяется как отношение установившейся эмиссииО, при температуре Нкоторая в этом случае равнаТл с - ас - аи - о и В процессе активирования катода глубина спада эмиссии при отборе статического тока уменьшается, и в состоянии максимальной активности катода спад эмиссии может обратиться .в нуль, В этом случае 1 оТ ((1 П) причем, чем ниже температура, тем больше глубина спада эмиссии в соответствии с выражением 11, и в области характеристической температуры О. глубина спада может быть намного больше, чем при рабочей температуре,т.е,Начальное значение У,О, определяется подобно уравнению 1 экстраполяцией У,Ои 40е Ми - еяи) Р, - " )огас со 0 и Оц У( температур величины эмиссии при характеристической температуре Й дает заниженное значение эмиссии по сравнению с действительным, так как при такой экстраполяцииУ исходят из неизменности отношения - ""сос Е Таким образом, основной недостаток известного способа определения эмиссии по недокальной статической характеристике, заключается в том, что в нем не учитывается отравляющее влияние отбираемого статического тока на эмиссию и температурную зависимость отравления током (спада эмиссии). выражением55 1, =1 от 1 - А,еас . (ЪП) Целью изобретения является повышениеточности измерения эмиссии по недокальной 60статической характеристике. Тогда из выражений И 1, У 111, И, 111 по.65 лучи м При малой активности катода при повышении температуры. По предложенному способу снимают недокальную характеристику катода сначала в импульсном, затем в статическом режимах к начальному значению импульсной эмиссиипри Йс ее=1 - Аое"с ас (1 Ч) о Эмиссия с учетом влияния статического тока при рабочей температуре Т определяется Но от получается экстраполяцией 1,0 и. е(ро ао ) (T о )от= Уо 8е " (ЧП 1)и(фв - .а) (т - о)У атдГДЕ 1 от= 2 Еи значение эмиссии катода при температуре Тбез отбора статического тока; 1 я т - установившееся значение эмиссии при отборе статического тока плотностью при температуре Т;О, О, - характеристические температуры катода, соответствующие импульсному и статическому режимам при плотности тока а определяемые по точке отхода недокальной характеристики, от прямой режима пространственного заряда;срО - эффективная работа выхода катода при температуре 6;а - температурный коэффициент работы выхода,в - температурныЙ коэффициент глубины спада эмиссии при отборе статического тока.На чертеже показаны импульсная 1 и статическая 2 недокальная характеристики, кривые экстраполяции эмиссии от низких температур к высоким без отбора статического тока (3) и с отбором статического тока (4) с учетом температурной зависимости глубины спада эмиссии. Линия 5 показывает кривую экстраполяции без учета температурной зависимости глубины спада эмиссии при отборе статического тока ас (линия 5 дает значительно меньшие значения эмиссии, чем линия 4).Таким образом, предложенный способ позволяет оценить отравляющее влияние статического тока на эмиссию катода и повысить точность измерения эмиссии при работе катода в режиме статического токоотбора,Параметр (Ос - 6), представляющий разность характеристических температур в статическом и импульсном режимах работы катода и характеризующий степень отравляющего действия статического тока на катод. может использоваться при диагностике работоспособности катода и прогнозировании индивидуальной долговечности катода в реальном приборе,Предложенный способ может быть применен для любого прибора с оксидным термокатодом без использования дорогостоящей громоздкой высоковольтной импульсной аппаратуры, которая применяется при определении эмиссии по вольтамперной характеристи ке в импульсном режиме, поскольку измеряемые токи в импульсном режиме при снятии недокальных характеристик во много раз меньше. Необходимо только слаботочное и низковольтное импульсное устройство.10Предмет изобретенияСпособ измерения термоэлектронной эмис сии катода, работающего в режиме статического токоотбора путем определения характеристическоц температуры по нсдокальной характеристике, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, снима ют недокальные характеристики сначала вимпульсном, затем в статическом режиме при одном и том же значении амплитуды импульсного и величины статического анодного напряжения, определяют соответствующие им ха рактеристические температуры и определяютэмиссию при любой температуре по формулеTа тоГДЕ от: а 2 Ео - а 240значение эмиссии катода без отбора статического тока при температуре катода Т;Ут - установившееся значение эмиссии приотборе статического тока плотностью а при 45 температуре Т;0,0, - характеристические температуры катода, соответствующие импульсному и статическому режимам при плотности тока а,срО - эффективная работа выхода катода 50 при температуре О;а - температурный коэффициент работывыхода;е - температурный коэффициент глубиныспада эмиссии при отборе статического то ка а,Й - постоянная Больцмана.каз 2799/18ЦНИ ипография, пр. Сапунова,Изд.824И Государственного комитет по делам изобретений Москва, Ж, Раушска Тираж 768 Подписноа Совета Министров СССРи открытийя наб д, 4/5