Сетка электронного прибора

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53)М, Кл. Н 01,Г 1/48 Веударстееииый кеиитет ссер но делам изобретений и етирытнЯ(71) Заявител ЕТКА ЭЛЕКТРОННОГО ПРИБОРА. э и ее охлажд одности, ка соба охлаж- тугоплавки чем у мед(23)приоритет 02,09.75 Изобретение относится к электронной технике, а конкретнее к конструкции сетки электронных приборов, и может быть использовано при разработке или модернизации преимущест 5 венно мощных электронных приборов с катодами на основе бария или его сое- динений.Известны сетки для электронных приборов, выполненные из меди или ее16 сплавов. При этом охлаждение сетки осуществляется у ее основания(воздухом или водой а отвод тепла от верхней части сетки к ее основанию проис- . ходит за счет теплопроводности витков 1 сетки, так как медь обладает хорошей теплопроводностью 111.Однако при работе такой сетки в электронном приборе, напримерс оксидным или импрегнированным катодом мощ- щ ность, рассеиваемая медной сеткой,ограничивается тем, что при температуре сетки выше 300-400 оС начинается заметная термоэлектронная эмиссия,например, бария напыляемого на сетку скатода, что не позволяет повышать удельные тепловые нагрузки сетки,1Кроме того, указанная температура является предельной для сетки, так как выше этой температуры начинается заметное испарение меди, оказывающее отрицательное влияние на работу электронного прибора вследствие отравляющего действия паров меди на миссионные свойства катода.Известна сетка для электронных приборов, изготовленная из проволоки тугоплавкого металла, например молибдена, вольфрама, и имеющего антиэмиссионное покрытие из сплавов золота, серебра или платины и никеля, меди, железа или кобальта2.Недостатком такой сетки является отсутствие возможнос ния за счет теплопро самого эффективного дения ( теплопроводно металлов втрое меньшчто не позволяет рассеивать тепло насетке при больших удельных тепловых нагрузках. Такие сетки охлаждаются,главным образом, только за счет теплового излучения, при этом допустимые средние удельные тепловые -нагрузки на сетку сравнительно невелики и не превьппают 2-3 Вт/см , а это практически исключает возможность их применения в электронных приборах с высокотемпературными, например, импрегнированными катодами.Известна также сетка для электронного прибора, содержащая слой основы из тугоплавкого металла, слойантиэмиссионного материала из платины и промежуточный слой родия для предотвращения взаимодействия между ниии 1.3.Однако при использовании такой сетки в электронных приборах с термокатодами на основе щелочноземельных металлов (ЩЗМ)невозможно увеличить удельные тепловые нагрузки сетки и улучшить ее объемно-весовые характеристики. Это является следствиемнедостатков, вызванных применяемым комплексом материалов. Замена в отдельности какого-либо из материалов слоев другим, более эффективным, не позволяет решить поставленную задачу. Так, например, замена слоя платины более эффективным для подавления термо эмиссии ЩЗМ материалом принципиально не позволяет повысить удельные нагрузки, так как при этом должен быть увеличен и отвод тепла с сетки, что не может быть достигнуто при малой теплопроводности материала основы. 10 15 20 25 30 35 4 0Цель изобретения - увеличениеудельных тепловых нагрузок сеткиэлектронных приборов, улучшение ееобъемно-весовых характеристик.Указанная цель достигается тем, 45что в сетке электронного прибора,включающей слой основы, слой антиэмиссионного металла из золота, между которыми расположен промежуточныйслой металла для предотвращения 50взаимодействия между ними, слой оснсЬы выполнен из меди, толщина этого слоя составляет. 0,9-0,995 толщинывсей сетки, антиэмиссионный слой выполнен из золота, а слой промежуточногометалла выполнен из металлов У 1 Вгруппы периодической системы элементов,Кроме того, между слоем основы ислоем промежуточного металла при необходимости располагается слой, выполненный из металлов УН В группыпериодической системы элементов(Ге, Со, Й 1, йц, К 6, Рд, Рй),Слой основы сетки может быть выполнен из сплава меди, причем коэффициент. теплопроводности сплава должен быть не менее 0,5 от коэффициента теплопроводности меди.В некоторых случаях также слоиметаллов из У 1 В и УШ В групп периодической системы элементов выполненыв виде одного слоя из сплава металлов указанных групп (кроме иридия иосмия в УШ В группе периодическойсистемы элементов),Выполнение основы сетки из медипозволяет осуществлять охлаждение ееза счет теплопроводности, что ведетк существенному увеличению удельныхтепловых нагрузок сетки по сравнениюс сеткой на основе из тугоплавкогометалла, так как теплопроводность меди втрое вьппе, чем теплопроводностьтугоплавких металлов.Слой основы сетки из меди выполняется с добавками других металлов,т.е. из сплавов меди, что требуетсяв случае необходимости повьппения механической прочности сетки. Однако коэффициент теплопроводности такого сплава должен быть не ниже 0,5 от коэффициента теплопроводности меди, таккак в противном случае следует применять молибден, имеющий коэффициенттеплопроводности ниже указанногозначения.При этом надо отметить, что в данном случае происходит резкое ухудшение удельных тепловых нагрузоксетки по сравнению с сеткой, выполненной из чистой меди.Толщина слоя основы составляет 0,90,995 толщины всей сетки, при этомвеличина нижнего предела объясняетсятем, что выполнение сетки с толщинойслоя основы менее 0,9 приведет к резкому уменьшению теплопроводности сетки и ухудшению тепловых нагрузок,так как уменьшается доля меди в общейсистеме теплоотвода. Кроме того, вследствие увеличения толщины промежуточного слоя в такой сетке произошло бынежелательное снижение эластичностии формоустойчивости этого слоя сетки при циклических тепловых нагрузках на сетку. вследствие разницы в коэффициентах термического расширения между этим слоем и граничными с ним слоями. Наибольшая толщина медной основы или ее верхний предел, равный 0,995 от толщины всей сетки, определяется минимально- допустимой толщиной всех остальных слоев для обеспечения ,отсутствия пористости покрытий, для обеспечения эффективного подавления 10 термоэмиссии сетки слоем антиэмиссионного металла и т.д.Требуемая толщина всех остальных слоев сетки выбирается в каждом конкретном случае в зависимости от комп лекса требований, предъявляемых к электронной лампе в целом и к сетке в частности. Указанная толщина слоя основы определяется экспериментальным путем. 20Для предотвращения диффузии меди в слой антиэмиссионного металла и на оборот при высоких рабочих температурах, т.е, для нормального функционирования указанных слоев в течение 25 срока службы электронного прибора, между ними расположен промежуточный слой металла, который не образует соединений с основой из меди и антиэмиттером в диапазоне рабочих темпе- . 30 ратур, препятствует их взаимной диф Фузии, т.е. является двусторонним дифФузионным барьером. Этот слой выполнен также более.тугоплавким, чем медь, что как раз обеспечивает предотвращение испарения меди при повышенных температурах сетки. Естественно, аналогичные свойства промежуточного слоя должны соблюдаться и нри выполнении основы из сплавов меди. 40Указанным требованиям удовлетворяют металлы У 1 В группы периодической сис- темы элементов, что установлено, в частности, экспериментальным путем, Те металлы, которые наиболее полно 45 удотвлетворяют требованиям, предъявляемым к диффузионному двустороннему барьеру, как правило.,сильно отличаются от граничных металлов, в данном случае от меди и золота коэффициентом 50 термического расшйрения. Вследствие этого, при напряженных циклических режимах работы сетки возможно нарушение целостности промежуточного слоя метал- ла, помещенного между основой и анти эмиттером, и как следствие, ухудшение антиэмиссионных свойств последнего. Для устранения этого явления между основой и промежуточнйм слоем металла помещен слой металла УИ В группы периодической системы элементов, кроме иридия и осмия. Основное требование к этому слою - промежуточное по сравнению с граничными слоями значение КТР. Помимо этого, металлы указанной группы более тугоплавки, чем медь, не образуют соединений с металлами граничных слоев, препятствуя испарению меди(так как являются более тугоплавкими не диффундируют в граничные слои и препятствуют их взаимной диффузии.При менее напряженных тепловых нагрузках на сетку и менее напряженныхциклических режимах работы ее слойметалла из У 1 В группы и слой металла из УШ В группы заменены одним слоемиз сплава металлов также У 1 В и УШ Вгрупп, например сплав никеля с хромом,никеля с вольфрамом и т. д, Другимисловами, промежуточный слой металламожно представить, как выполненный изсплава У 1 Ви УШ В групп, кроме иридияи осмия. При этом происходит упрощение конструкции сетки и технологииее изготовления.Слой антиэмиссиониого металлапредотвращает нежелательную термоэлектронную эмиссию сетки при ее высоких температурах, так как связываетвещества, напыляемые с катода, например, на основе бария, причем этотслой должен быть с очень высокой собственной работой выхода электронов,Вследствие этогов качестве антиэмиссионного слоя может быть выбранотолько золото, как антиэмиттер,подавляющий термоэлектронную эмиссию при напылении на сетку с катодабария.Применение золота в качествеантиэмиттера способствует увеличению температуры сетки до 700, С, что0приводит к существенному увеличениюудельных тепловых нагрузок(золотоработоспособно при такой температуре,а промежуточный слой металла препятствует испарению меди и взаимодействию его с золотом),На чертеже изображена сетка предлагаемой конструкции, разрез.На сетку, выполненную в виде беличьего колеса из металлического стакана с Фрезерованными продольнымипазами, имеющую слой 1 медной основытолщиной в 300 мк осаждением из газоО вой Фазы наносят слой 2 вольфрама толщиной 10 мк, Поверх этого слоя гальваническим способом наносят слой 3 из золота толщиной 10 мк.Слой 2 сетки является промежуточным слоем и относится к У 1 В группе периодической системы элементов, является более тугоплавким, чем медь, удовлетворяет другим требованиям, предъявляемым к данному слою.Слой 1 основы сетки выполняется также, например, из сплава меди с,никелем.Промежуточный слой 2 металла вы- полняется при необходимости из спла ва, например, никеля с вольфрамом.При необходимости между слоем 1 основы сетки и промежуточным слоем 2 гальваническим методом наносят слой никеля, который имеет промежуточное 20 значение КТР по сравнению с металпами граничных слоев.Значение удельных тепловыми нагрузок сетки при использовании предлагаемого изобретения возрастет при мерно на порядок, объемно-весовые характеристики улучшатся примерно в три раза.Медная основа сетки позволяет. производить охлаждение за счет наи более эффективного способа - теплопроводности, антиэмиттирующие свойствапокрытия сетки обеспечиваются золотом, введение же между ними промежуточного слоя металла У 1 В группы пе риодической системы элементов позволяет обеспечить нормальное функционирование указанных слоев, в частности, препятствует испарению меди при повышенных температурах сетки. 40 Все это позволяет использовать сеткув повышенных тепловых режимах, что ведет к увеличению удельных тепловых нагрузок, и, соответственно, к повышению объемно-весовых характерис тик,По результатам испытаний опытных образцов ламп на наработку в течение 2 тыс. ч при удельной тепловой нагрузке на сетку 15 Вт/см был обеспеЯчен сравнительно низкий и стабильный уровень термоэмиссии сетки, не более 20-50 мкА/см Внедрение такой сетки позволитсоздавать малогабаритные импульсныемодуляторные лампы,Формула изобретения1, Сетка электронного прибора, содержащая слой основы и слой анти- эмиссионного металла, между которыми расположен промежуточный слой металла для предотвращения взаимодействия между ними, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения удельных тепловых нагрузок сетки электронных приборов с термокатодами на основе щелочноземельных металлов, улучшения ее объемно-весовых характеристик, слой основы выполнен из меди, толщина его составляет 0,9-0,995 толщины. всей сетки, антиэмиссионный слой выполнен из золота, а промежуточ- . ный слой сетки выполнен из металла У 1 В группы периодической системы элементов.2. Сетка по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что между основой сетки и промежуточным слоем расположен допОлнительный слой, выполненный из металла УШ В группы периодической системы элементов (Ге, Со, й 1, Яц, ЯЬ, Яд, Рй).3, Сетка по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что слой основы выполнен из сплавов меди, причем коэффициент теплопроводности такого сплава не менее 0,.5 коэффициента теплопроводности меди.4. Сетка по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что промежуточный слой выполнен из сплава металлов У 1 В и УШ В (Ге, Со, М 1, Яо, ЯЬ, Рд, Рй) групп периОдической системы элементовИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Царев Б. М. Расчет и конструирование электронных ламп, М., "Энергия",1967, с. 572. 2. Патент ЧССР Р 97394,кл. 21 Я 13/06, опублик, 1960 . 3. Патент США В 3164740,кл. 313-348, опублик. 1965 (прототип).824337 оставитель Б. Зверев ректор Н. Стец Алышина Техред С,Мигунов дакт Зак писн дФилиа Патент , г. Ужгород, ул. Проектная 5039 НИИПИ по 1130, Москва, Ж, 4 По комитета СССР и открытий аушская наб