Свойства и характеристики на катодите
Основни свойства на катодите
Всяко електрическо вакуумно устройство има електрод, предназначен да излъчва (излъчва) електрони. Този електрод се нарича катод. Електрод, предназначен да приема електрони, излъчвани от катода, се нарича анод.
По-висок и положителен потенциал спрямо катода се подава към анода.
Катод трябва да дава висок емисионен ток от единица повърхност при възможно най-ниската температура на отопление и да има дълъг експлоатационен живот Нагряването на катода в електрическо вакуумно устройство се произвежда от тока, протичащ през него.
Такива термоионни катоди са разделени на две основни групи:
- директно нагрявани катоди,
- индиректно нагрявани катоди (отопляеми).
Катоди директното нагряване са метална нишка, която се нагрява директно от нагряващия ток и служи за излъчване на електрони (фиг. 6, а).
За да може нишката да остане опъната по време на нагряване, се използват или държачи на пружинен катод, или нишката е опъната с волфрамови пружини, прикрепени към изолатори.
Фигура: 6. Конструкции на катоди: а - директно нагряване; b - непряко нагряване (нагряване): 1 - нажежаема жичка; 2 - катодни държачи; 3 - ръкав; 4 - активен слой.
Радиационната повърхност на директно нагряваните катоди е малка, така че от тях не може да се получи висок емисионен ток. Ниският топлинен капацитет на резбата не позволява използването на променлив ток за отопление. Освен това, когато се нагрява от променлив ток, температурата на катода не е постоянна във времето и следователно емисионният ток също се променя във времето.
Положително свойство на директно нагрятия катод е неговата икономичност, която се постига поради малкото количество топлина, отделяно в околната среда поради малката катодна повърхност.
Катоди Директно нагряваните са направени от волфрамова и никелова тел. Голямата работна функция (W0 = 4,2 ÷ 4,5 V) обаче определя висока работна температура на катода, в резултат на което катодът става неикономичен. За да се увеличи ефективността на катода, волфрамовата или никелова тел (сърцевина) се „активира“ - покрита с филм от друг елемент. Такива катоди се наричат активирани.
Ако върху повърхността на сърцевината се нанесе електропозитивен филм (филм от цезий, торий или барий, който има по-ниска работна функция от основния материал), филмът се поляризира: валентните електрони преминават в сърцевината и се появява потенциална разлика между положително зареденият филм и ядрото, което ускорява движението на електрона, когато напуска ядрото. Работната функция на катод с такъв мономолекулярен електропозитивен филм се оказва по-малка от работната функция на електрон както от основния метал, така и от филмовия метал. Когато сърцевината е покрита с електроотрицателен филм, например кислород, работната функция на катода се увеличава.