55

Складові частини електронно-вакуумних приладів

ЕЛЕКТРОННО-ВАКУУМНИМИ ПРИЛАДАМИ – називають прилади, у яких використовуються явища, які виникають при проходженні електронів у високому вакуумі або газі.

Вони діляться на 2 групи:

1. Електронно-вакуумні прилади.

2. Іонні (плазмові) прилади.

В електронно-вакуумних приладах використовується взаємодія електронного потоку з сильним електричним полем. В цих приладах створюється глибокий вакуум, і практично не відбувається зіткнення електрона з частинами газу, який залишився у балоні.

В іонних або плазмових приладах рух електронів в міжелектродному просторі відбувається в умовах зіткнення електронів з частинами газу, яким наповнений балон. В цих приладах може створюватися самостійний або вимушений розряд в газі. І вони по принципу роботи поділяються на декілька груп:

1. Газонаповнені прилади, які працюють на самостійному тліючому розряді.

2. Прилади, які працюють при вимушеному дуговому розряді.

3. Прилади, які працюють при самостійному дуговому розряді.

Побудова електронно-вакуумних приладів для всіх типів приблизно однакова: балон скляний або керамічний з цоколем або без нього. В балоні створюється відповідний вакуум з заданим середовищем. Для створення умов безкисневого простору в балоні під дією струмів високої частоти спалюється спеціальний матеріал - ГЕТЕР.

У балон поміщується відповідні електроди, які мають виводи через цоколь або сам балон, для підключення зовнішніх електродів.

У зв’язку з тим, що ці прилади працюють при високій температурі, то відповідно вибираються при виготовленні матеріали, які мають однаковий коефіцієнт розширення.

Для створення електронного потоку в вакуумних приладах застосуються катоди.

Типи катодів

У залежності від способу нагрівання катоди поділяються на дві групи:

1. Катоди прямого нагріву. У них нитка нагріву виконує дві функції: нагрівача і активного елементу, який випромінює електрони.

2. Катоди непрямого нагріву. Катоди мають окремо підігрівач, виконаний у вигляді спіралі з біфілярною завивкою, який розміщується у середині тугоплавкого керну катода з кераміки або тугоплавкого металу. На керні знаходиться активний матеріал, який під дією тепла випромінює електрони. Для отримання потужного електронного потоку, застосовують активацію катодів матеріалами, які мають меншу роботу виходу.

Виходячи з цього катоди характеризуються наступними параметрами:

1. Ефективність катодів .

2. Гранична щільність катодного струму. Величина катодного струму, яка приходиться на одиницю поверхні катода, яка емітує електрони.

3. Довговічність катодів. Це час, протягом якого катод може безперервно працювати, зберігаючи свої параметра в заданих межах.

Катоди прямого нагріву

У електронно-вакуумних приладах використовується струм термоелектронної емісії. Щільність струму термоелектронної емісії залежить від температури, роботи виходу електрону і типу матеріалу: тобто струм термоелектронної емісії буде рівний ,

де А – термоелектронна стала матеріалу,

S – площа катода.

Із аналізу залежності струму термоелектронної емісії видно, що для збільшення кількості електронів необхідно збільшити робочу температуру, площу катода, і мати матеріал з малою роботою виходу. Для виконання цих умов у катодах прямого нагріву використовується тугоплавкий матеріал – вольфрам Т_пл=3500К, і вони працюють при Т=2700…3100К.

Тому всі останні елементи повинні мати високі термічні властивості. Основною перевагою такого катода є те, що він мало інерційний. Для підвищення щільності струму вольфрамовий катод активується, на його поверхню наноситься шар матеріалу, товщиною декілька мікрон, який має значно меншу роботу виходу. В цьому випадку температура значно зменшується, і різко збільшується катодний струм. Катоди прямого нагріву можуть підігріватися тільки постійним струмом, тому що змінний струм буде вносити частотні завади при роботі пристрою.