Страница:Радиофронт 1931 г. №07-08.djvu/40

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок
Эта страница была вычитана


катодов лежит в пределах от 2 200 до 2 500°С. Для того чтобы поддерживать температуру катода, необходимо затрачивать энергию на накал его; наибольшее количество миллиампер эмиссий, которое может быть получено на каждый затраченный ватт накала при данной рабочей температуре катода, так называемая «удельная эмиссия», является для данного катода характерной величиной, определяющей экономичность катода.

Для вольфрама эта величина в указанных пределах температур колеблется от 4 до 20 мА/W; обычно она принимается равной 7-8 мА/W при долговечности в этом случае около 1 000 часов. При положительной работе вольфрамовый катод кроме испарения претерпевает также перекристаллизацию, т. е. рост крупных кристаллов, уничтожающий первоначальную волокнистую структуру проволоки, а вместе с ней и механическую прочность; вольфрам вследствие этого становится хрупким.

Основное достоинство вольфрамового катода состоит в большой устойчивости эмиссии, а главным недостатком — малая величина удельной эмиссии (т. е. числа мА эмиссии на ватт накала) при температурах, гарантирующих достаточную долговечность катода, т. е. его малая экономичность, что, конечно, имеет громадное значение при питании накала от аккумуляторов и батарей.

Активирование катода

Как уже было сказано, второй возможностью повышения полной эмиссии с единицы поверхности катода, т. е. удельной эмиссии, является уменьшение величины в, другими словами, уменьшение работы выхода электрона с поверхности катода. При этом, если достигнуть значительного понижения в, рабочая температура катода может быть понижена, но, с другой стороны, возрастет значение получаемых mА эмиссии на затрачиваемый ватт накала, т. е. возрастет экономичность катода. Кроме того понижение рабочей температуры окажет благотворное влияние да долговечность катода. Эти соображения н заставляют техников стремиться к снижению работы выхода, т. е. к активированию катодов.

Торированный вольфрам

Изучая эмиссию вольфрамовых нитей, американский ученый Лангмюр заметил, что с нитей, которые содержали окись тория (прибавленную для замедления перекристаллизации), удавалось при некоторых условиях получать эмиссию во много раз большую, чем с чистого вольфрама. Дальнейшие исследования в этой области показали полную возможность применения торированного вольфрама в качестве материала для катодов с рабочей температурой гораздо низшей, чем у чистого вольфрама.

В настоящее время процессы в торированной катоде представляются происходящими следующим образом.

Торированный вольфрам содержит между кристалликами металлического вольфрама частицы окиси тория (ThO2). При накаливании вольфрама выше 2 300—2 400°С окись тория частично разлагается, давая металлический торий; при низших температурах этот процесс не происходит. Металлический торий не сплавляется с вольфрамом, а может находиться лишь на поверхности кристалликов его и между ними. При достаточно высокой температуре (1 700—1 800°С) атомы тория, образовавшегося внутри нити, будут диффундировать (просасываться) между кристаллами вольфрама и попадать на поверхность, где и расположатся слоем на поверхности кристаллов вольфрама. Целый ряд соображений говорит о том, что при этих условиях на поверхности нити образуется слой тория не больше чем в 1 атом толщиной. При температурах низших, чем 1 650—1 700°С, диффузия тория почти прекращается. Ниже 1 700°С слой тория на вольфраме весьма устойчив (не испаряется). Рабочая температура торированного вольфрама лежит в пределах 1 600—1 700°С; при этих температурах чистый металлический торий в виде проволоки находится уже вблизи своей точки плавления и быстро испаряется. Если температуру торированной нити поднять выше 2 000°С, то начинается сильное испарение тория с поверхности, которое не может быть сразу восстановлено диффузией.

Обычно в торированной нити уже содержится некоторый процент металлического тория. Для получения активного катода нужно этот торий заставит диффундировать на поверхность, для этого и служит операция так наз. тренировки ламп, заключающаяся в том, что нить перекаливается в течение небольшого времени (1/2—1 ч.) при температуре несколько выше рабочей.

Операция активирования потерявших эмиссию ламп, хорошо известная радиолюбителям, состоит в том, что нити дается сильный перекал, во время которого может восстановиться из окиси новое количество металлического тория и через некоторое время нить станет опять активной.

Так как излучение электронов в торированном катоде происходит также с металлической поверхности, то эмиссия его должна подчиняться уравнению Ричардсона. Это действительно наблюдается, с той лишь разницей, что А и в оказываются зависящими от степени покрытия поверхности вольфрама торием, в оказывается наи-