RU106440U1

RU106440U1 - CATHODE FOR RUNNING WAVE LAMPS AND REVERSE WAVE LAMPS

Info

Publication number: RU106440U1
Application number: RU2011109673/07U
Authority: RU
Inventors: Георгий Владиславович Сахаджи; Александр Валентинович Конюшин; Юлия Александровна Одинцова; Иван Андреевич Попов
Original assignee: Георгий Владиславович Сахаджи; Александр Валентинович Конюшин
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2011-07-10

Abstract

Катод для лампы бегущей волны и лампы обратной волны, имеющий корпус, выполненный из тугоплавкого металла, в торцевой части которого погружена пропитанная активным веществом и покрытая снаружи слоем металла платиновой группы вольфрамовая губка, у которой по внешней обращенной наружу торцевой части эмиттирующей поверхности равномерно распределены микроотверстия, отличающийся тем, что микроотверстия выполнены идентичными лазерной микрогравировкой, размеры и расстояние между которыми подчинены следующим соотношениям: ! d/l=0,1÷1, ! h/d=0,15÷10, ! где d - диаметр микроотверстий, мкм; ! h - глубина микроотверстий, мкм; ! l - расстояние между центрами микроотверстий, мкм, ! причем глубина микроотверстий обеспечена выполнением соотношения: ! λ/h=0,009÷0,84, ! где λ - рабочая длина волны лазерного излучения, мкм. A cathode for a traveling wave lamp and a backward wave lamp, having a housing made of refractory metal, in the end part of which is immersed with an active substance impregnated with an active substance and coated with a layer of platinum group metal, a tungsten sponge, in which microholes are evenly distributed over the external facing end of the emitting surface, characterized in that the micro-holes are made identical by laser microengraving, the dimensions and the distance between which are subject to the following relationships:! d / l = 0.1 ÷ 1,! h / d = 0.15 ÷ 10,! where d is the diameter of the micro holes, microns; ! h is the depth of the microholes, microns; ! l is the distance between the centers of the microholes, microns,! moreover, the depth of the microholes is ensured by the fulfillment of the ratio:! λ / h = 0.009 ÷ 0.84,! where λ is the working wavelength of the laser radiation, microns.

Description

Полезная модель относится к электронной технике, а именно к металлопористым катодам электронных приборов СВЧ-типа - ламп бегущей волны (ЛБВ) и ламп обратной волны (ЛОВ). Может быть использована для повышения и обеспечения стабильной эмиссионной способности металлопористых катодов.The utility model relates to electronic technology, namely to the metal-porous cathodes of microwave electronic devices - traveling wave tubes (TWT) and backward wave tubes (BWT). It can be used to increase and ensure stable emission ability of metal-porous cathodes.

Известны различные конструкции металлопористых катодов [Оксидный катод, под. ред. Б.М.Царева. Издательство иностранной литературы, 1957; Кудинцева Г.А. и др. Термоэлектронные катоды. Энергия, 1966], состоящие из пористой вольфрамовой губки, пропитанной активным эмиссионным веществом.There are various designs of metal-porous cathodes [Oxide cathode, under. ed. B.M. Tsareva. Publishing House of Foreign Literature, 1957; Kudintseva G.A. and other thermionic cathodes. Energy, 1966], consisting of a porous tungsten sponge impregnated with an active emission substance.

Известны также металлопористые катоды [патенты RU на изобретения №2064204, 2285973, 2338291, патент RU на полезную модель №72096], содержащие корпус, выполненный из тугоплавкого металла, в котором расположена пропитанная активным эмиссионным веществом вольфрамовая губка с эмиттирующей поверхностью.Also known are metal-porous cathodes [RU patents for inventions No. 2064204, 2285973, 2338291, RU patent for utility model No. 72096], comprising a housing made of refractory metal in which a tungsten sponge impregnated with an active emitting substance is located with an emitting surface.

Наиболее близким аналогом заявляемого металлопористого катода является катод [патент RU на изобретение №2172997], содержащий керн из тугоплавкого металла и матрицу, поры которой заполнены эмиттирующим составом.The closest analogue of the inventive metal-porous cathode is a cathode [RU patent for the invention No. 2172997] containing a core of refractory metal and a matrix, the pores of which are filled with an emitting composition.

Однако отсутствие точного совпадения геометрии микроотверстий и отсутствие гарантии одинакового расстояния между ними после завершения изготовления отражается на качестве эмиссии и рабочих характеристиках термоэмиссионного катода.However, the absence of exact coincidence of the geometry of the microholes and the absence of a guarantee of the same distance between them after the completion of manufacture affects the quality of the emission and the performance of the thermionic cathode.

Задачей заявляемой полезной модели является разработка конструкции катода для лампы бегущей волны и лампы обратной волны с максимально возможными идентичными геометрическими и техническими характеристиками всех локальных фрагментов на эмиттирующей поверхности катода - геометрией микроотверстий и расстояниями между ними.The objective of the claimed utility model is to develop a cathode design for a traveling wave lamp and a backward wave lamp with the highest possible identical geometric and technical characteristics of all local fragments on the cathode emitting surface - the geometry of the microholes and the distances between them.

Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что у катода для лампы бегущей волны и лампы обратной волны, имеющем корпус, выполненный из тугоплавкого металла, в торцевой части которого погружена пропитанная активным веществом и покрытая снаружи слоем металла платиновой группы вольфрамовая губка, у которой по внешней обращенной наружу торцевой части эмиттирующей поверхности равномерно распределены микроотверстия, последние выполнены идентичными лазерной микрогравировкой, размеры и расстояние между микроотверстиями подчинены следующим соотношениям:The essence of the claimed utility model lies in the fact that the cathode for a traveling wave lamp and a backward wave lamp having a body made of refractory metal, in the end part of which is immersed with an active substance and coated on the outside with a layer of platinum group metal, a tungsten sponge, which has an external the outward facing end part of the emitting surface is evenly distributed micro-holes, the latter are made identical by laser microengraving, the dimensions and the distance between the micro-holes are subordinate us the following relations:

, ,

где d - диаметр микроотверстий, мкм;where d is the diameter of the micro holes, microns;

h - глубина микроотверстий, мкм;h is the depth of the microholes, microns;

l - расстояние между центрами микроотверстий, мкм;l is the distance between the centers of the microholes, microns;

причем глубина микроотверстий обеспечена выполнением соотношения:moreover, the depth of the microholes is ensured by the fulfillment of the ratio:

, ,

где λ - рабочая длина волны лазерного излучения, мкм.where λ is the working wavelength of the laser radiation, microns.

Технический результат заявляемой полезной модели. Равномерное распределение микроотверстий по эмиттирующей поверхности катода во всех направлениях и выполнение их идентичными по размерам позволяет повысить интенсивность выхода активного вещества, и, следовательно, улучшить технические характеристики работы всей конструкции катода в целом. Выполнение микроотверстий с заданными размерами и расстоянием между собой позволяет обеспечить наилучшую эмиссионную способность катода. При слишком малых микроотверстиях количество активного вещества может оказаться недостаточным для работы катода, при больших размерах - происходит интенсивное испарение активного вещества, конденсирующегося на других деталях, что сокращает сроки службы металлопористого катода.The technical result of the claimed utility model. A uniform distribution of microholes along the emitting surface of the cathode in all directions and making them identical in size can increase the yield of the active substance, and, therefore, improve the technical characteristics of the entire cathode structure as a whole. The implementation of micro-holes with a given size and distance between them allows you to provide the best emissivity of the cathode. With too small apertures, the amount of active substance may be insufficient for the cathode to work, with large sizes, intense evaporation of the active substance, condensing on other parts, occurs, which reduces the service life of the metal-porous cathode.

Заявляемая полезная модель поясняется с помощью Фиг.1-2, на которых изображено: на Фиг.1 - общий вид катода, на Фиг.2 - полученная эмиттирующая поверхность катода. На Фиг.1-2 позициями 1-4 обозначены:The inventive utility model is illustrated using Fig.1-2, which depict: Fig.1 is a General view of the cathode, Fig.2 is the resulting emitting surface of the cathode. In figure 1-2, the positions 1-4 are indicated:

1 - корпус из тугоплавкого металла;1 - housing made of refractory metal;

2 - вольфрамовая губка;2 - tungsten sponge;

3 - эмиттирующая поверхность;3 - emitting surface;

4 - микроотверстия.4 - microholes.

Катод для лампы бегущей волны и лампы обратной волны имеет корпус 1, выполненный из тугоплавкого металла. В торцевой части корпуса 1 погружена пропитанная активным веществом и покрытая снаружи слоем металла платиновой группы вольфрамовая губка 2. По внешней обращенной наружу торцевой части эмиттирующей поверхности 3 вольфрамовой губки 2 равномерно распределены микроотверстия 4. Последние выполнены идентичными лазерной микрогравировкой. Размеры и расстояние между микроотверстиями 4 подчинены следующим соотношениям: d/l=0.1÷1, h/d=0.15÷10, где d - диаметр микроотверстий 4, мкм; h - глубина микроотверстий 4, мкм; l - расстояние между центрами микроотверстий, мкм. Глубина микроотверстий 4 обеспечена выполнением соотношения: λ/h=0.009÷0.84, где λ - рабочая длина волны лазерного излучения, мкм, которая обеспечивает лазерную микрогравировку эмиттирующей поверхности.The cathode for a traveling wave lamp and a backward wave lamp has a housing 1 made of refractory metal. In the end part of the housing 1, a tungsten sponge 2 impregnated with an active substance and coated on the outside with a layer of platinum group metal is immersed. Microholes 4 are evenly distributed along the outwardly facing end part of the emitting surface 3 of the tungsten sponge 2. The latter are made identical by laser microengraving. The sizes and the distance between the micro holes 4 are subject to the following relationships: d / l = 0.1 ÷ 1, h / d = 0.15 ÷ 10, where d is the diameter of the micro holes 4, microns; h is the depth of the micro holes 4, microns; l is the distance between the centers of the microholes, microns. The depth of the micro-holes 4 is ensured by the fulfillment of the relation: λ / h = 0.009 ÷ 0.84, where λ is the working wavelength of the laser radiation, μm, which provides laser microengraving of the emitting surface.

Изготавливают корпус 1 катода из тугоплавкого металла и вольфрамовую губку 2 с соответствующими друг другу формой и размерами. Пропитывают вольфрамовую губку 2 активным веществом, заполняющим ее поры. Наиболее часто в качестве активного вещества используют алюминаты бария-кальция, например, 3ВаО·Аl₂О₃·0,5СаО. Закрепляют вольфрамовую губку 2 в корпусе 1 катода с помощью припекания, сварки или пайки. Осуществляют механическую обработку поверхностного слоя катода, при которой пропитанную вольфрамовую губку 2 обрабатывают подрезным резцом. В результате обработки поверхности металлопористого катода происходит завальцовка поверхностных пор на глубину 5-10 мкм. Вскрытие завальцованных пор производят с помощью направления импульсного лазерного излучения на эмиттирующую поверхность 3 с обеспечением формирования равномерно распределенных по ней микроотверстий 4. Параметры импульсного лазерного излучения и глубина заданных микроотверстий 4 между собой подчинены соотношению: λ/h=0,009÷0,84, где λ - длина волны лазерного излучения для микрогравировки, мкм, h - глубина микроотверстий, мкм. Наносят на эмиттирующую поверхность 3 слой металла платиновой группы. Завершают формирование катода термической обработкой его эмиттирующей поверхности 3 - прокалкой для обезгаживания и удаления примесей.A cathode casing 1 is made of refractory metal and a tungsten sponge 2 with a corresponding shape and size. They impregnate a tungsten sponge 2 with an active substance filling its pores. Most often, barium-calcium aluminates, for example, 3BaO · Al ₂ O ₃ · 0.5CaO, are used as the active substance. Fix the tungsten sponge 2 in the cathode body 1 by means of baking, welding or soldering. The surface layer of the cathode is machined, in which the impregnated tungsten sponge 2 is treated with an undercutter. As a result of surface treatment of the metal-porous cathode, surface pores are rolled to a depth of 5-10 μm. The sealed pores are opened by directing the pulsed laser radiation onto the emitting surface 3 to ensure the formation of micro-holes evenly distributed over it 4. The parameters of the pulsed laser radiation and the depth of the specified micro-holes 4 are subordinated to each other with the relation: λ / h = 0.009 ÷ 0.84, where λ - the wavelength of the laser radiation for microengraving, microns, h - the depth of the microholes, microns. A platinum group metal layer 3 is applied to the emitting surface. Complete the formation of the cathode by heat treatment of its emitting surface 3 - by calcination to degass and remove impurities.

Пример.Example.

Заявляемая полезная модель изготовлена в виде ряда экспериментальных образцов на одном из предприятий г.Саратова. Обработку эмиттирующей поверхности данных образцов проводили с помощью направления импульсного лазерного излучения по программе ЭВМ с учетом заданного радиуса кривизны катода с обеспечением формирования идентичных равномерно распределенных по эмиттирующей поверхности катода микроотверстий. В качестве источника импульсного лазерного излучения использовали твердотельный лазер с рабочей длиной волны 1,06 мкм. Конкретные соотношения были обеспечены следующими: d/l=0.75, h/d=0.4, λ/h=0.18, где рабочая длина волны лазерного излучения λ=1,06 мкм, диаметр микроотверстий d=14.75 мкм, расстояние между центрами микроотверстий l=19.7 мкм, глубина микроотверстий h=5.9 мкм.The inventive utility model is made in the form of a series of experimental samples at one of the enterprises of Saratov. Processing the emitting surface of these samples was carried out using the direction of pulsed laser radiation using a computer program taking into account the specified radius of curvature of the cathode, ensuring the formation of identical holes uniformly distributed over the emitting surface of the cathode. A solid-state laser with a working wavelength of 1.06 μm was used as a source of pulsed laser radiation. The specific ratios were provided as follows: d / l = 0.75, h / d = 0.4, λ / h = 0.18, where the working wavelength of the laser radiation was λ = 1.06 μm, the diameter of the microholes d = 14.75 microns, the distance between the centers of the microholes l = 19.7 μm, microhole depth h = 5.9 μm.

Claims

A cathode for a traveling wave lamp and a backward wave lamp, having a housing made of refractory metal, in the end part of which is immersed with an active substance impregnated with an active substance and coated with a layer of platinum group metal, a tungsten sponge, in which microholes are evenly distributed over the external facing end of the emitting surface, characterized in that the micro holes are made identical by laser microengraving, the dimensions and the distance between which are subject to the following relationships:

d / l = 0.1 ÷ 1,

h / d = 0.15 ÷ 10,

where d is the diameter of the micro holes, microns;

h is the depth of the microholes, microns;

l is the distance between the centers of the microholes, microns,

moreover, the depth of the microholes is ensured by the fulfillment of the ratio:

λ / h = 0.009 ÷ 0.84,

where λ is the working wavelength of the laser radiation, microns.