Термоэлектронный катод прямого накала из гексаборида лантана и способ его изготовления

,8080788 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК иН 015 1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ У СВИДЕТЕЛЬС К АВТОРС между высотой стерж основания при прястержня или диаметкруглой Форме стер ределах 8-16. том соотношение я и стороной ег оугольной Формеоснования пр находится в ром жня ю щ и и с я варительно ставляютзаготовку иэлектриканапример, асти остр ме- лиОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) 1, КащасЬапдгап К.й. "Ке и )цо Вопдед (.а-В" Е 1 есйгоп Боцгсе", Кеч. Бс))пзйгцп) ч, 461 й 12 ю 197511662-16632. Кудинцева Г.,А. и д . Термо электронные катоды,. - Н., Энергия,1966, с. 304-309.3, Патент Великобритании йф 1210007 кл, Н В, опублик. 1971 (прототип). (54) ТЕРМОЭ)1 ЕКТРОННЫЙ КАТОД ПРЯМОГО НАКАЛА ИЗ ГЕКСАЬОРИДА ЛАНТАНА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВ)1 ЕНИЯ. (57) 1. Термоэлектронный катод прямого накала из гексаборида лантана, имеющий эмиттирующую поверхность в виде острия и держатели, закрепляемые в основании из диэлектрика, о тл и ч а ю щ и й с я тем, цто, с целью повышения надежности, долговечности и механической прочности катода, эмиттирующая поверхность и держа" тели представляют собой единое целое в виде стержня с пазом, стержень в области эмиттирующей поверхности и ет меньшее сечение чем остальная да в паз в области основания вставдиэлектрическая пластина, при 2. СпосоЬ изготовления катода пои. 1, содержащий операции по изготовлению исходной заготовки в виде заостргчного стержня и последующейсЬорки катода, о т л и ц атем, цто. в заготовке предпрорезают паз, в который вдиэлектрическую пластину,фиксируют в основании из ди продолжают прорезать паздо получения сечения в оЬлрия, оЬеспецивающего заданную величи.ну тока накала3. СпосоЬ изготовления катода пои. 1, содержащий операции по изготовлению исходной заготовки в виде стержня, последующей "сЬорки катода иэлектролитического травления острия,о т л и ц а ю щ и й с я тем, чтов заготовке предварительно прорезают паз, в который вставляют диэлектрическую пластину, заготовку Фиксируют в основании из диэлектрика, затем проводят процесс электролитического травления вершины заготовки дополучения сечения в области острия,обеспечивающего заданную величинутока накала.807 880 1Изобретение относится к эмиссионной электронике, а именно к катодампрямого накала из гексаЬорида лантана и спосоЬам их изготовления,Известна конструкция термоэлектронного катода прямого накала из гексаборида лантана 1 1, в которой элемент с эмиттирующей поверхностью ввиде острия изготовлен из монокристаллического гексаборида лантана и прикреплен, например, сваркой к тонкойметаллической проволоке, являющейсятелом накала. Проволока крепится кдержателям и выводам, зафиксированным в основании из диэлектрика, 15Эмиттирующий элемент такого катода можно изготовить любым известнымспосоЬом, например прессованием из порошка гексаборида лантана с дальнейшей термообработкой 2 .20Последующие стадии сборки катодатакже осуществляются любыми известными спосоЬами, В частности, как указано выше, эмиттирующий элемент крепится к телу накала сваркой, Для уменьшения радиуса острия эмиттирующей поверхности применяется процесс электролитического травления,Основным недостатком описаннойконструкции является крепление змит 30тирующего элемента к телу накала - металлической проволоке в высокотемпературной зоне, что вследствие высокойхимической активности гексаборидалантана приводит к охрупчиванию проволоки ( в процессе диффузии в нее.Ьора ) и ее физическому разрушению, Известные спосоЬы сборки также не устраняют указанного принципиального недостатка. 40Известна также конструкция ( прототип ) термозлектронного катода прямого накала из гексаборида лантана3 , в которой элемент с острийной эмиттирующей поверхностью соединяется с держателем, выполненным в виде удлиненного арочного тела накала переменного сечения из гексаЬорида лантана, В области крепления змиттирующего элемента поперечное сечение держателя мини- мально, т.е. именно здесь держатель50 выполняет Функции тела накала.Однако для данной конструкции характерно соединение элементов катода (элемент с острийной змиттирующей поверхностью и держатель ) в высокотем пературной зоне, что снижает надеж-. ность узла в целом, Кроме того, при использовании указанных методов креп ления эмиттирующего элемента неизбежно локальное изменение поперечного сечения держателя, который явльется телом накала, что приводит к локальным перегревам держателя и выходуего из строя.Известен спосоЬ изготовления катодного узла прямого накала из гексаборида лантана 3 , содержащий операции по изготовлению исходной заготовки и сборки, в котором после прессования деталей используется их механическая оЬработка, например, методом злектроэррозии для получения более сложных профилей с высокой точностью, Получение малого радиуса навершине эмиттирующего острия достигается заточкой методом электролитического травления, Изготовленные деталисобираются в катодный узел, т,е. прикрепляются к выводам основания известными спосоЬами.Использование известных спосоЬовсборки катодов не позволяет применятьдетали сложных профилей высокой точностив том числе деталей с малойплощадью поперечного сечения из-занизкой механической прочности их, всвою очередь обусловленной высокойхрупкостью исходного материала.Цель изоЬретения - повысить надежностьдолговечность и механическую прочность катода,Указанная цель достигается тем,что в термоэлектронном катоде прямого накала из гексаЬорида лантана, имеющем змиттирующую поверхность в видеострия, тело накала и держатели, закрепляемые в основании из диэлектрика, эмиттирующая поверхность и держатели представляют собой единое целоев виде стержня с пазом, стержень воЬласти эмиттирующей поверхности имеет меньшее сечение чем остальная длина, а в паз в,области основания вставлена диэлектрическая пластина, приэтом соотношение между высотой стержня и стороной его основания при прямоугольной Форме стержня или диаметромоснования при круглой форме стержнянаходится в пределах 8-16,Цель достигается так же способом изготовления термоэлектронного катода прямого накала из гексаборида лантана, содержащем операции по изготовлению исходной заготовки в виде заостренного стержня ипоследующей сборки катода, согласно которому в заготовке предварительно прорезают паз, в который вставляют диэлектрическую пластину, заготовку жестко Фиксируют в основании из диэлектрика и продолжаютпрорезать паз, например электроэррозией, до получения сечения в областиострия, обеспечивающего заданную величину тока накала.Возможен второй способ изготовления термоэлектронного катода прямогонакала из гексаборида лантана, содержащий операции по изготовлению исходной заготовки в виде стержня, последующей сборки катода и электролитического травления острия, согласно которому в заготовке предварительнопрорезают паз, в который вставляютдиэлектрическую пластину, заготовкужестко Фиксируют в основании из диэлектрика, затем проводят процессэлектролитического травления вершины.20заготовки до получения сечения в области острия, обеспечивающего заданную величину тока накала.На чертеже представлена конструкция термоэлектронного катода прямогонакала из гексаборида лантана.Катод содержит эмиттирующую поверхность 1, держатели 2, диэлектрическую пластину 3, основание 4 из диэлектрика с выводами,30Пределы значений величины отношения высоты стержня к стороне основания при прямоугольном сечении стержня или к диаметру основания при круглом сечении стержня определены экспериментально, исходя из требованияобеспечить максимально достижимый перепад температур острия стержня иего основания. При выборе величины фназванного отношения Ь/0 в пределах8-16 температура основания стержнясоставляет 200-100 С, а рабочая температура острия 1600-1700 С. Еслитемпература гексаборида лантана непревышает ч 00 С, его химическим взао,имодействием с металлом токоподводящих выводов практически можно пренебрець при приемлемых сроках служЬыпорядка 1500-2500 ч,Если ЬР8, то температураоснования окажется достаточной для50заметного взаимодействия гексаборидалантана с металлом и срок службы катода сократится,Если Ь / 0 ) 16, величина перепадатемператур острия стержня и его основания увеличивается несущественно,а механическая прочность конструкциирезко снижается даже при соблюдении порядка сборки катода, описываемогониже,Пример реализации предлагаемойконструкции одним из способов изготовления термоэлектронного катода пря.мого накала из гексаборида лантана.Исходные заготовки размерами1 х 1 х 15 мм вырезают электроэррозией изштаЬиков гексаЬорида лантана. Затемв заготовке предварительно прорезаютпаз глубиной 12 мм, Ширина паза соФставляет 0,ч мм, В паз вставляют ди-.электрическую пластину из нитрида Ьора толщиной 0,1 мм и высотой 5 мм заподлицо с основанием заготовки. Заготовку жестко Фиксируют в основаниииз диэлектрика с выводами, которыеосуществляют токоподвод к сторонамзаготовки, разделенным пазом. Затемвершину заготовки подвергают электролитическому травлению, при этом создают эмиттирующее острие и уменьшают поперечное сечение в области остриядо получения заданного электрического сопротивления стержня, а следовательно, и тока накала,Для данного изобретения характеренследующий положительный эффект:высокая долговечность катода, неограничиваемая химическим взаимодействием нагретого до высокой температуры эмиттирующего острия с контактирующим с ним металлом;высокая механическая прочность конструкции при миниатюрных размерахэмиттирующего острия, достигаемая порядком операций изготовления и сборкикатода;высокая надежность раЬоты конструк"ции в целом, обусловленная отсутствиемсоединений элементов узла в высокотемпературной зоне,Применение конструкции катодногоузла не треЬует переделки существую-,щих электронно-оптических систем электроннолучевого оЬорудования. При испытаниях катодного узла в электроннолучевом оборудовании остигнута электронная яркость 5 х 10 А/см ср, (на22 порядка выше, чем с вольфрамторие"вым катодом ), Проверенная долговечность составляет 200 ц.Способ изготовления позволяет по"лучить сравнительно малые токи накала менее 20 А ) катодного узла и отличается возможностью точной подгонкизаданной величины тока накала, конт".ролем сопротивления при формированииэмиттирующего острия и тела накала.Тира И Государств делам изобрМосква ЖЛьетеа Ве е е ППП "Патентф ного комите ений и откр Рашская г. Ужгород,