2. Яку будову мають катоди лл та які недоліки з цим пов’язані?

Щоб здійснити електричне розжарення катодів їх виготовляють у вигляді

спіралі (рис. 6.4, а) з тугоплавкого металу (вольфраму), а для зменшення роботи виходу електронів (у вольфрама вона велика » 4,5 еВ), покривають матеріалом(оксиди лугоземельних металів) зі зменшеною роботою виходу електронів (» 2еВ). Для покращення електричних властивостей катодів їх виготовляють у вигляді біспіралі або триспіралі. Тому підвищена температура нагріву катодів негативно

впливає на оксидне покриття (веде до прискореного розпилення).

Окрім цього, збільшення пускового струму пов’язане з підвищенням

напруги попереднього нагріву на кожному витку спіралі катода, а отже,

можливості місцевого міжвиткового розряду (рис. 6.4, б), дуга якого буде

шунтувати частину катода, яка буде слабше нагріватися за збільшених витрат енергії та одночасно перегріву й прискореному руйнуванню місць дуги.

Розповсюдження отримав оксидний (напівпровідниковий) катод,

оскільки він має такі переваги в порівнянні з плівковими катодами, як:

1) низьку роботу виходу електронів (»1,6 еВ);

2) велику питому емісію (» 10 4А/м2 за температури 800oС), що на

порядок більша за емісію вольфрамового або торованого

вольфрамового катоду;

3) висока ефективність (відношення струму емісії до потужності

нагріву катода) » 20 мА/Вт, тоді як у вольфрамового катоду »

1мА/Вт;

4) оксидний катод можна виготовляти, як катод з непрямим нагрівом

(з окремим нагрівачем), що забезпечує еквіпотенціальність катоду,

а також велику емісійну поверхню, яка дозволяє створити великий

струм емісії (» 300 А).

Оксидний катод складається з металевого керна (підкладки-основи),

який покривають шаром окислів лугоземельних металів. Як керн частіше використовують нікель і вольфрам. Оксидне покриття є сумішшю ВаО (оксид барія) й SrО (оксид стронція) – двокомпонентний оксид або ВаО, SrО й СаО(оксид кальція) – трикомпонентний оксид.

Для виготовлення оксидних катодів розроблені різні технології.

Одним з способів виготовлення таких катодів є нанесення на керн оксидної пасти, яка складається з карбонатів металів (ВаСО2 й інш.), замішаних для скріплення на речовині, яку називають біндером. Такий катод монтують у трубку ЛЛ. Після прокалювання катоду за одночасної вакуумної відкачки карбонати розкладаються на окисли й вуглекислий газ (СО2 ), який відкачують з трубки. Суміш окислів за тривалого нагрівання перетворюється в твердий розчин Ва, Sr, О, який за електричними властивостями є діелектриком. Тому наступним кроком є активація катоду. Катод короткочасно нагрівають до температури » 1000С, яка більша за нормальну

робочу температуру на 200С. За температури активації барій частково

відновлюється з окислу [3]. Атоми барію розподіляються в об’ємі оксиду й на його поверхні, в результаті перетворюють оксид у напівпровідник з

електронною провідністю.

Вигорання біндера та розкладання карбонатів приводять до пористості

катоду з виникненням шорсткої й неоднорідної поверхні. Тому робота

виходу дещо різна на різних ділянках катода, а отже катод має не однорідну,

а п’ятнисту емісію, яка приводить до нерівномірності самонагріву катода в

робочому режимі (дуговим розрядом).