Физические величины - Бабичев А.Н.
ISBN 5-283-04013-5
Скачать (прямая ссылка):
Боридный термокатод — катод на основе металло-подобных соединений типа МеВб, где Me — щелочноземельный, редкоземельный металлы или торий. В качестве термокатода наиболее широко применяется гексаборид лантана, реже — гексабориды иттрия и гадолиния н диборид хрома. Покрытие оксидного слоя тонкой пленкой осмия понижает работу выхода катода и увеличивает его эмиссионную способность. Термоэмнссионные катоды из гексаборида лантана работают при температуре 1650 К и обеспечивают получение плотности тока ТЭ до 50 А/см2. Высокая механическая прочность и устойчивость таких катодов к ионной бомбардировке позволяет использовать их в режиме термополевой эмиссии (при напряженности внешнего электрического поля IO6 В/см значительная часть эмиссионного тока обусловлена тун-нелнрованием электронов сквозь барьер). В этом режиме катод нз гексаборида лантана при температуре 1400—1500 К может эмитировать ток с плотностью до 1000 А/см2. Катоды из гексаборида лантана не отравляются на воздухе и устойчиво работают в относительно плохом вакууме. Срок их службы не зависит от давления остаточных газов в приборе до давлений порядка IO-2 Па. Эти катоды используются в ускорителях и различных вакуумных устройствах.
Основные характеристики термокатодов — работа выхода е«р; рабочая температура Т; плотность тока насыщения ТЭ ja н ее зависимость от температуры; скорость испарения активного вещества при рабочей температуре иисп; эффективность катода Tj — отношение плотности тока ТЭ к мощности, затрачиваемой на нагревание катода; критерий качества катода q — отношение работы выхода к теплоте испарения активного вещества при данной температуре; толщина активного слоя d (для однородных катодов — диаметр). Характеристики различных термокатодов приведены в табл. 25.5—25.14 и на рис. 25,4—25.11.
Таблица 25.5 Термоэмиссиоиные свойства вольфрамового термокатода [6] (чистый вольфрам, P = 19,3 г/см®, etp = 4,54 эВ)
т. к /э, А/см* °исп> г/(см*с) 'V0Iicn 1 Кл/г dj ч) мм /ч* Срок службы. Ч
<2 = 0.1 мм d= 1 мм массивный катод
2100 3,9-Ю-3 1,6-IO-12 2,5-10® 3,0-10-» I-IOe 1-Ю' I-IOs
2200 1,3-Ю-2 1,2-IO-11 1,1-10» 2,3-10-8 1,4-1105 1,4- IO6 1,4- IO7
2300 4,Ы0-2 7,8.10"11 5,0-108 1,5-10"' 2-IO4 2-Ю6 2,2- IO6
2400 1,2-IO-1 4,4-IO-10 2,7-10« 8,2-10-' 3-Ю8 3-Ю4 3-Ю5
2500 3,0- ю-1 2,0-IO"9 1,5-10» 3,7-10-« 830 8300 8-IO4
2600 7,0-IO"1 8,8-10-» 8,0-10' 1,6-10-» 180 1800 1,8-104
2700 1,6 3,2-Ю-8 5,0-10' 6,0-ю-5 50 500 5-Ю3
2800 3,5 1,ыо-' 3,1-10' 2,1-10-4 14 140 1440
2900 7,3 3,5-10-' 2,Ы0' 6,5-IO-4 4,6 46 460
3000 14.0 9,7-10' 1,7-10' 1,8-IO-3 1.7 17 170
» Толщина слоя вещества, испаряющегося за 1 час при температуре Т.
571 Рис. 25.8. Термоэлектронная эмиссия пяти тугоплавких металлов и сплава вольфрам — молибден (в равных
массовых количествах) в парах цезия [9]: температура жидкой фазы цезия 200°С. Наклонные прямые — линии постоянной работы выхода
1800 ПВО 1200
ОЛ 0,6
IZ Iih 103/Т,К'
ZSOO 2000
Тз AZcnz
Wz
1600 ПОР 1Z00 7000 900 800
і 1 у ^??.1 \
-\Д Mo//
ГШ. Mo-WyA// Хто. ^
\ V/ -•Nb YN
!\\\ Л \5
: \ \ N V .. V I \ I I
7 8
V 12 IOlfZTjK'
WW
Рис. 26.6. Термоэлектронная эмиссия поликристаллического вольфрама в парах цезия [9]:
для каждой кривой снизу указана температура жидкой фазы цезия Tes и сверху плотность потока атомов цезия на поверхность катода Ца Наклонные прямые — линии постоянной работы выхода
Таблица 25.6. Термоэмиссионные свойства металлопористого вольфрамово-бариевого термокатода (L-катод) [6] (etf = 1,8ч-2,0 эВ, количество BaO 30 мг/см2)
г, к Igt А/см= „ 'VtVn- dX ч, Срок службы*, ч
г/(см«с) Кл/г мм/ч
800 1-Ю-5
900 3-Ю-4 _ _ _ _
1000 5-IO-3 _ — _ —
1100 6-IO"8 — — — —
1200 0,4 _ _ _ _
1300 2 1,7- IO"10 1,2- IO10 6-Ю"4 5-IO4
1400 10 2-10-" 5-Ю9 7-Ю-3 4300
1500 30 1,7-IO"8 1,8-IO9 6-ю-2 500
1600 90 1-Ю"7 9-Ю8 0,4 75
1700 300 5,5-10"' 5,5-IO8 2 15
Таблица 25 7. Термоэмиссионные свойства
BaO-SrO-оксидного термокатода [6] Ip =5,5 г/см3, е<( ~ 1,6 эВ, толщина активного слоя 20 мкм (10 мг/см2), керн никелевый, гі**=6мкм]
т. к /Э) А/см2 "исгт > Г/(СМ8С) 'VVn- Кл/г J14*1, мм/ч Срок службы, ч
500 I0-® _ _
600 4-Ю"4 — — — —
700 7-IO"3 _ _ — —
800 4-Ю-2 _ — — —
900 0,4 _ — — —
1000 3,0 5-Ю"11 6-Ю10 3,2-10-' 5000
1100 12 2- IO"9 6-Ю9 1,3-10"Б 115
1200 50 8-IO"8 6-Ю8 5,2-IO-4 3
1300 200 !•ю-« 2-10« 6,5-IO-3 0,23
Рис. 25.7. Термоэлектроннаая эмиссия поликристаллн-ческого молибдена в парах цезия [9]. Обозначения те же, что на рис. 25.6.
572 Рис. 25.9. Фазовая диаграмма оксидного катода (система BaO-CaO-Al2O8) [10], определенная при Г=1250°С:
B=BaO; C==CaO; А = AI2O3. Существенные композиции отмечены кружками, а их мольные отношения даны как В : С : А
Таблица 25.8. Рекомендуемые режимы работы оксидных катодов [2]
jg, А/см*
Непрерывный режим токоотбора
0,05 1000—1040 20 000
0,15 1000—1070 5 000
0,20 1070—1100 3 000
0,30 1070—1100 2 000
Импульсный режим токоотбора
3,0 1000—1040 10000
5,0 1000—1040 5000
