Изчисляване и проектиране на електронни устройства Урок, стр. 6
Изчислените съотношения, събрани за идеален катод, се считат за първоначални за разработване на методология за изчисляване нареалния катод. Проектирането на истински катод се извършва, като се вземе предвид наличието на охладени зони в зоната, където резбата е фиксирана върху електрически проводници и допълнителни крепежни елементи. За тази цел е въведено понятиетофактор на идеалносткатод- стойност, равна на съотношението на емисионния ток на реален катодIs към емисионния ток на идеален катодIsi при същата температураf=Is/Isi.
Изходните данни за изчисляване на катода са:Uf - нагряващо напрежение, t - експлоатационен живот иIs - емисионен ток (в случай на катод от няколко паралелно свързани нишки, емисионният ток на единIs1 =Is/N) .
Във връзка с избраната конструктивна опция се определя броят на охлажданите краища на всяка резбаn. В случай на катод с прътова структура,n= 3 за всяка катодна нишка. В случай на спирала и трикотаж -n= 2. За бифилар -n= 3. За всяка катодна нишка под формата наNn V-образни бримкиn= 2 + (2Np– 1)/2.
Параметри на "единичен" катод в зависимост от температурата
Изчисляването на дължинаLk и диаметърdk се извършва по графично-аналитичен метод. За тази цел е представена таблица с изчислени стойности на коефициента на идеалност, спомагателни параметри и , диаметърdk= (b/a) 2/3 , дължина на резбатаLk=b/dk, експлоатационен живот t =Ak(dk/M/ ) и ефективностHk за шест температури в диапазона от 2300 K до 2800 K (Таблица 2). (Във формулите за коефициента на идеалност и параметъраaΔUf и ΔUs са корекции на охладения край за напрежението на нажежаемата жичка и емисионния ток, изразени в единици напрежение.)
Към изчисляването на геометрията на волфрамовия катод
Въз основа наdk ,Lk, t иHk, намерени чрез изчисление, са начертани графики на зависимостта на тези стойности от температуратаT. След това, съгласно графиката t = f(T), температурата на катодаTk се намира за даден експлоатационен живот и след това, като се използва намерената температураTk, съответните стойностиdk ,Lk иHk.
3.1.2. Изчисляване на карбид ториран волфрамов катод
Катодът от ториран волфрамов карбид има по-ниска работна температура и по-висока ефективност от волфрамовия. Следователно, в случаите, когато използването на директно нагрят катод е разрешено от работните условия, карбидният ториран волфрам почти напълно замени чистия волфрамов катод.
Високите емисионни свойства се осигуряват от наличието на моноатомен филм, образуван по време на нагряване на волфрамова тел, легирана с ториев оксид. При непрекъснат режим на работа, както и при импулсен режим, когато продължителността на импулса е повече от 10 μs, катодът от ториран волфрамов карбид осигурява по-висока плътност на емисионния ток от оксидния.
Недостатъците на катода от ториран волфрамов карбид са: ниска устойчивост на йонна бомбардировка и чувствителност към отравящия ефект на активните газове. В сравнение с нагрятия оксиден катод, катодите от ториран волфрамов карбид имат по-ниска устойчивост на вибрации и по-висока работна температура.
Ниската стабилност на емисионните свойства прави безсмислено търсенето на точни методи за изчисляване на геометрията на катод от карбидториран волфрам. Те са ограничени от съотношенията, получени от предположението за равномерно разпределение на температурата по продължение на катодната нишка (идеален катод).
Както в случая на волфрамов катод, вариантът на конструкцията и броят на нишкитеN, свързани паралелно, са предварително избрани. Емисионен ток от една нишкаIs1 =Is/N.
При проектирането на импулсна модулаторна лампа с катод от ториран волфрамов карбид емисионният ток се изчислява по формулатаIs =Iai/b, където b е коефициентът на безопасност на емисионния ток, който се избира в рамките на 0,5. 0,8.
Оптималните условия за формиране на емисионните свойства на карбид ториран волфрам се осигуряват при температура 2000 K. Нагревателната мощност на „единичен” катод при тази температура еP’f = 91,6 W. Съпротивлението на "единичен" катодR'k зависи от степента на карбидизация (Таблица 3).
При КПД на катода (зависи от характеристиките на технологичния начин на производство и условията на работа)Hk = 0,04. 0,07 A / W, както и процентът на карбидизация, намерете съпротивлението на „единичен“ катод, след което се определя дължината
(28)
(29)
Съпротивление на "единичен" ториран катод от волфрамов карбид