Рис. 3.14. Конструкции подогревателей:

а - складчатый; б,в - спиральные; г - бифилярный; д - би(}я1ляриая спираль; е - спиральный, складчатый; ж - гребешковый неалундированный; з - стержневой неалундированный

Основными параметрами подогревателей являются: рабочая температура, мощность накала и теплопроводность покрытия. Рабочая температура подогревателя задается, исходя из требуемой температуры катода, и обычно превьппает ее на 300-450 К. Для увеличения эффективности передачи тепла подогревателя катоду производят чернение его поверхности или заполняют промежуток катод-подогреватель теплопроводным составом.

В качестве материалов кернов подогревателей используют металлы и сплавы, имеющие достаточно большое удельное электрическое сопротивление, высокую температуру плавления и рекристаллизации, малую скорость испарения и удельную теплопроводность. Кроме того, эти материалы должны обладать пластичностью в холошом состоянии и не взаимодействовать с изоляционным покрытием в горячем состоянии. Этим требованиям удовлетворяют: вольфрам с присадками окислов алюминия, кремния, щелочных металлов (марка ВА), сплавы вольфрама с рением ВР-20, ВАР-20 и особенно ВАР-5 и ВАР-10, сплавы вольфрама с молибденом МВ-50, МВ-20 и ВАМ-5.

Для изоляции керна подогревателя от керна катода используют плавленую окись алюминия (алунд), обладающую хорошими изоляционными с-ойствами, высокой механической прочностью при высоких температурах.

Для нанесения алундового покрытия практически используются те же методы, что и при нанесении карбонатных покрытий на керны катодов.

Основные типы конструкций подогревателей приведены на рис. 3.14. Выбор конструкции подогревателя определяется формой и размером керна катода.

При напряжениях накала 1-12 В применяются петлевые (склад-нью) подогреватели (рис. 3.14, а-г), спиральные, спирально-петлевые и бифилярные. Последние обеспечивают равномерный нагрев катода и устраняют влияние магнитного поля тока накала на ток с катода.

В высоковольтных подогревателях (50 В и более) применяют бифилярные подогреватели из спирализованной проволоки (рис. 3.14, д).

В отдельных случаях используют непокрытые подогреватели, которые вставляются в тонкостеннью керамические трубочки, плотно входящие в гильзу катода.

Для торцевых катодов, как правило, используемых в электроннолучевых приборах, применяются подогреватели петлевые и биспираль-ные с бифилярной навивкой.

Контрольные вопросы и задания

1. Назовите основные параметры катодов, по которым оцениваются их свойства.

2. Для какой цели производят карбидирование торированного вольфрама?

3. Как устроен оксидный катод и каковы его свойства?

4. Какова цель активирования оксидного катода?

5. Чем отличается синтерированный оксидный катод от обычного оксидного катода?

6. Чем отличаются металлопористые, прессованные и пропитанные катоды от Z,-катодов? Назовите их основные свойства.

7. Объясните, почему рабочая температура подогревателей должна превышать температуру катода.

Глава четвертая

ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННОЙ ОПТИКИ

4.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ ОПТИКИ

Для понимания работы электровакуумных приборов, особенно электронно-лучевых, важно знать законы движения заряженных частиц (электронов и ионов) в электрических и магнитных полях.

Изучение характера взаимодействия заряженных частиц с этими полями, формирование, фокусировка и отклонение электронных пучков являются предметом изучения электронной оптики.

В настоящем изложении мы ограничимся рассмотрением геометрической электронной оптики, под которой будем понимать описание движения электронов в условиях, когда практически не проявляются их волновые свойства и электрон можно рассматривать как материальную частицу. Между распространением световых лучей в оптических средах

Рис. 4.1. Аналогия между законом преломления светового (с) и электронного (б) луча

и движением заряженных частиц в электрических и магнитных полях имеется значительная аналогия. Эта аналогия не случайна, она базируется на общности законов распространения световых лучей в оптических средах и движения электронов в электрических и магнитных полях.

Для иллюстрации аналогии рассмотрим движение светового луча из среды с показателем преломления щ в среду с показателем «2 (рис. 4.1, а) и электрона в электрическом поле (рис. 4.1,6).

В соответствии с законом геометрической оптики при переходе светового луча через границу раздела двух сред с различными показателями преломления (рис. 4.1, а) происходит его преломление, причем отнощение синусов углов падения и преломления равно обратному от-нощению показателей преломления, т. е.

sinac/sinjSc п/щ, (4.1)

где «с и /Зс - углы падения и преломления светового луча.

Несложно показать, что оптический закон преломления (4.1) справедлив также для электронного луча, проходящего иэ области потенциала f/i в область потенциала (рис. 4.1, б). Пусть электрон (электронный луч) падает на границу раздела областей под углом а и со скоростью Vi. При переходе в область с потенциалом U2 электрон приобретает скорость V2. Разложим векторы скоростей Vj и на составляющие ilH iT гii V2r-Индекс "н" показывает, что составляющие направлены нормально к границе между областями, а индекс "т" - параллельно. В окрестности границы действует электрическая сила, направленная по нормали к поверхности раздела. Следовательно, при переходе границы изменения может претерпевать лищь нормальная к ней компонента скорости электрона, а тангенциальная (параллельная) составляющая скорости остается неизменной, т. е.

Из рис. 4.1,6 следует, что

ViT=visina и v2t= iasiniS,

откуда

(4.2)