Розрахунок та проектування електронних приладів Навчальний посібник, сторінка 6
Розрахункові співвідношення, складені для ідеального катода, розглядаються як вихідні розробки методики розрахункуреального катода. Проектування реального катода виконується з урахуванням наявності охолоджених ділянок у галузі закріплення нитки на електричних висновках та додаткових елементах кріплення. З цією метою було введено поняттякоефіцієнта ідеальностікатода– величини, що дорівнює відношенню струму емісії реального катодаIs до струму емісії ідеального катодаIsi за тієї ж температуриf=Is/Isi.
Вихідними даними для розрахунку катода є:Uf – напруга розжарення, t – термін служби таIs – струм емісії (у разі катода з кількох паралельно включених ниток струм емісії однієїIs1 =Is/N).
Щодо обраного варіанту конструкції визначається кількість охолоджених кінців кожної ниткиn. У разі катода стрижневої конструкціїn= 3 кожної катодної нитки. У разі спіральної та панчішної –n= 2. Для біфілярної –n= 3. Для кожної нитки катода у виглядіNп V-подібних петельn= 2 + (2Nп-1)/2.
Параметри одиничного катода в залежності від температури
Розрахунок довжиниLдо діаметраdдо виконується графоаналітичним методом. З цією метою спочатку складається таблиця розрахункових значень коефіцієнта ідеальності , допоміжних параметрів і діаметраdк= (b/a) 2/3 , довжини ниткиLк=b/dк, терміну служби t =Aк(dk/M/ ) та ефективностіHк для шести значень температури в діапазоні від 2300 До 2800 К (табл.2). (У формулах для коефіцієнта ідеальності та параметраaΔUf і ΔUs – поправки на охолоджені кінці по напрузі розжарення і струму емісії, виражені в одиницях напруги.)
До розрахунку геометрії вольфрамового катода
По знайденим розрахунковим шляхомdк,Lк, t іHк будуються графіки залежності цих величин від температуриT. Потім за графіком t = f(T) знаходять температуру катодаTдо заданого терміну служби, а потім за знайденою температуроюTк – відповідні значенняdдо,Lдо іHдо.
3.1.2. Розрахунок катода з карбідованого вольфраму, що торується.
Катод з карбідованого вольфраму торованого має меншу робочу температуру і більш високу ефективність, ніж вольфрамовий. Тому в тих випадках, коли за умовами експлуатації допускається застосування прямонакального катода, карбідований вольфрам торований майже повністю витіснив катод з чистого вольфраму.
Високі емісійні властивості забезпечуються наявністю моноатомної плівки, що утворюється при прогріві вольфрамового дроту з присадкою з окислу торію. У безперервному режимі роботи, а також в імпульсному режимі, коли тривалість імпульсів більше 10 мкс, катод з карбідованого вольфраму торованого забезпечує більш високу щільність струму емісії, ніж оксидний.
Недоліками катода з карбідованого вольфраму торованого є: невисока стійкість до іонної бомбардування і схильність отруйному впливу активних газів. У порівнянні з підігрівним оксидним катодом, катоди з карбідованого вольфраму торованого мають більш низьку віброміцність і більш високою робочою температурою.
Невисока стабільність емісійних властивостей робить безглуздими пошуки точних методів розрахунку геометрії катода з карбідованого.торованого вольфраму. Обмежуються співвідношеннями, виведеними з припущення про рівномірному розподілі температури вздовж нитки катода (ідеальний катод).
Як і у разі вольфрамового катода, попередньо вибираються варіант конструктивного виконання та кількість паралельно включених нитокN. Струм емісії з однієї ниткиIs1 =Is/N.
При проектуванні імпульсної модуляторної лампи з катодом з карбідованого торованого вольфраму струм емісії розраховується за формулоюIs =Iaі/b, де b – коефіцієнт запасу по струму емісії, який вибирається в межах 0 ,5. 0,8.
Оптимальні умови формування емісійних властивостей карбідованого торованого вольфраму забезпечуються при температурі 2000 К. Потужність розжарення «одиничного» катода при цій температуріP'f = 91,6 Вт. Опір «одиничного» катодаR' залежить від ступеня карбідування (табл. 3).
Задавшись ефективністю катода (вона залежить від особливостей технологічного режиму виробництва та умов експлуатації)Hк = 0,04. 0,07 А/Вт, а також відсотком карбідування знаходять опір «одиничного» катода, після чого визначають довжину
(28)
(29)
Опір «одиничного» катода з карбідованого вольфраму, що торується.