ФедеральнеАгентство з освіти РФ
ТомськийДержавний Університет Систем Управління та Радіоелектроніки (ТУСУР)
Кафедра Електронних Приладів (ЕП)
Пояснювальна записка до курсового проекту з дисципліни
"Вакуумна таплазмова електроніка "
На тему: Розрахунокі конструювання катодного вузла
Виконав:
студент Малишкін А. А.
Перевірив:
доцент каф. ЕП Аксьонов А. І.
2009
Зміст
ВСТУП
1. ГЕКСАБОРІДНИЕ катод
1.1 Властивості боридів
1.2 Виготовлення катода гексаборид лантану
2. РОЗРАХУНОК катодних ВУЗЛА
2.1 Режим роботи катодного вузла
2.2 Розрахунок потужності катода
2.3 Розрахунок підігрівача катода
2.4 Розрахунок охолоджених кінцівутримувача
2.5 Розрахунок потужності втрат наохолоджених кінцях
2.6 Розрахунок потужності, що забираєтьсяемітують електронну
2.7 Розрахунок потужності теплового випромінюванняз робочої поверхні
2.8 Розрахунок потужності випромінюваннякорпусом катода
2.9 Перевірка балансу потужностей
ВИСНОВОК
Список використаної літератури
ДОДАТОК
Введення
У зв'язку зшвидким розвитком технології виробництва електронних емітерів в данийчас існує велика кількість різних типів термокатодом, що відрізняютьсяодин від одного використовуваними матеріалами, структурою активного шару,температурним режимом і способом нагріву.
розжарюваногокатоди прийнято звичайно класифікувати за трьома ознаками: за видом речовини,використовуваного в якості джерела термоелектронної емісії,
за способом їхрозжарювання і по вигляду конструктивного оформлення.
Основнівимоги до речовин, які використовуються як джерела електронів врозжарюваний катод виглядають наступним чином:
перше, речовина повинна володіти достатньо високоютемпературою плавлення, що допускає його роботу при значеннях температури,забезпечує необхідну для нормальної роботи лампи щільність струмутермоелектронної емісії і можливість ще більш високотемпературної обробкикатода;
друге, речовина повинна володіти достатньо високоютемпературою кипіння і по можливості більш низьким тиском парів в межахробочих значень температури катода (цим фактом визначаються в більшостівипадків тривалість і стабільність роботи багатьох видів катодів);
третє, в межах температури катода його речовина повиннаволодіти високою механічною міцністю і досить високоюелектропровідністю, що допускає відбір струму емісії великої щільності і безпомітних втрат, викликають додатковий нагрів катода цим струмом. [1]
Заспособам нагріву термоелектронної катоди можна підрозділити на прямонакальние,подогревним і з електронним підігрівом:
У прямонакальном катодіструм напруження проходить безпосередньо по тілу катода.
У разі подогревнимкатода нагрівання здійснюється спеціальним підігрівачем за рахунок лучеиспусканияабо теплопровідності ізолюючого покриття підігрівача, через якийпропускається струм напруження.
Катод з електроннимпідігрівачем нагрівається в результаті бомбардування його прискореними велектричному полі електронами. Для цього потрібен додатковий, зазвичайпрямонакальний, катод і наявність різниці потенціалів між катодами.
Заматеріалами та структурі активного шару сучасні термоелектронної катоди можнапідрозділити на 5 груп:
I група - катоди з чистих металів;
II група - плівкові катоди;
III група - напівпровідникові катоди;
IV група - гексаборідние катоди;
V група - складні катоди;
Особливу групуявляють собою катоди, для яких емітує електрони речовинамиє різного роду тугоплавкі сполуки, що належать докристалографічної точки зору до так званих структурам впровадження,(Які по електропровідності найчастіше відповідають металам, рідше -напівпровідників, представляючи в цьому відношенні особливу перехідну групу міжметалами і напівпровідниками, званих іноді напівметали). До цих речовинвідносяться сполуки металів з такими елементами, як вуглець (карбіди) і бор(Бориди). З подібних з'єднань, вже знайшли практичне застосування велектровакуумної техніці і, зокрема, в розбірних приладах, а також врозробках генераторних ламп, можна назвати гексаборид лантану іцермішметалла, що є одними з найбільш активних серед багатьохдосліджених досі сполук цього типу. [1]
1. Гексаборідние катоди
1.1 Властивості боридів
Бор,азот, кремній, вуглець утворюють з металами перехідних груп з'єднання,які не підкоряються законам хімічної валентності і по багатьом властивостямнагадують метали. Всі ці сполуки отримали назву: металлоподобниє.Дослідження емісійних властивостей металлоподобних сполук показало, щодеякі з них можуть бути використані як джерела електронів. Дочисла таких з'єднань слід віднести в першу чергу гексаборидрідкоземельних і лужноземельних металів, а також деякі диборид.
емітера на основіборидів мають, як правило, високу робочу температуру і порівняно низькуекономічність, але все-таки вони становлять значний інтерес завдяки стійкостідо отруєння залишковими газами.
Боріди єтугоплавкими, важко летючими і хімічно стійкими речовинами. Температураплавлення гексаборид лежить в інтервалі 2100-2600 град.С. Характерною особливістюборидів є притаманна їм велика твердість, яка може бути поясненанаявністю величезних сил зчеплення в кристалах. Ці сполуки важко піддаютьсяхолодній обробці звичайним способом.
Більшості боридів властиві яскраво виражені металеві властивості: вонимають металевий блиск, добре проводять електричний струм, причомутемпературний коефіцієнт опору у них позитивний, як у металів.
Хімічно бориди, якправило, стійкі по відношенню до впливу більшості мінеральних кислотнавіть при нагріванні. Кисень на холодні бориди не впливає.
В термодинамічнійвідношенні бориди більш стійкі, ніж карбіди.
При нагріванні в контактіз металами і багатьма тугоплавкими сполуками бориди дифундують в метал ірозташовується в междуузліях його решітки, утворюючи нижчі бориди і сплави.Обстежено велика кількість систем боридів - тугоплавкий метал і йогоз'єднання. Найбільш активними з боридів по відношенню до металів єгексаборид.
В данийчас досліджені емісійні властивості майже всіх рідкоземельних ілужноземельних елементів. Серед гексаборид рідкоземельних металів найбільшперспективним речовиною є гексаборид лантану, саме він найчастішезастосовується в даний час для виготовлення катодів.
На прикладі гексаборидлантану нижче буде описана техніка виготовлення катода і особливість йогозастосування.
1.2 Виготовлення катодагексаборид лантану
Катоди з гексаборидлантану виготовляють з порошку шляхом нанесення його на металеву підкладкуабо пресування при Т = 1920 К. Велика робоча температура обмежує термінслужби катода внаслідок перегоряння підігрівача.
При виготовленні губчастихкатодів в якості підкладки використовують тантал або молібден, так як вони меншеінших тугоплавких металів взаємодіють з гексаборид лантану. Менше всіхреагує з останнім дісцілід молібдену MoSi 2 , що володіє металевою провідністю. Томудоцільно покривати цим з'єднанням підкладку для запобігання їїруйнування.
Пресовані катодивиготовляють з порошків LaB 6 і W. Спікання проводять у вакуумі абоводні при Т = 1650-2300 К в залежності від необхідної механічної міцності.Тиск пресування не перевищує 10 т/см 2 .
Максимальна міцністьдосягається при гарячому пресуванні, коли тиск не перевищує 200 кг/см 2 ,а температура становить 2200-2300 К,. пресування бажано проводити взахисній атмосфері.
Катодиможна виготовляти з розплавленого гексаборид лантану, який розплавляютьплазмовим методом. Механічну обробку здійснюють електроіскровим методомз наступною хімічною очисткою. Необхідний контакт між виготовленоїтаблеткою і металевою підкладкою виробляють...
