Конструкції термокатодів.

Термокатоди – емітери, в яких використовується випускання електронів при нагріванні твердого тіла. Термокатоди класифікують за способом нагріву (прямого або непрямого розжарення) і за видом емітуючої поверхні (металічні, плівкові, напівпровідникові).

Термокатоди прямого розжарення:

представляють собою дротяні петлі (а) і спіралі (б), стрічкові спіралі (в,г), а також стрічкові (д) та решітчасті циліндри. Катоди своїми кінцями закріплюють на особливих тримачах (траверсах), за допомогою яких до них підводиться струм розжарення, а в місцях вигинів петель (а) підтримуються металічними пружинами. Катоди прямого розжарення можуть бути як суто металічними, так і активованими.

Підігрівні катоди

К – катод;

Н – вивід нитки підігрівача катода;

Конструкцію підігрівного катода розглянемо на прикладі оксидних катодів з алундованими підігрівачами.

1. – нікелевий керн;

2. – оксидне покриття;

3. -- металічний підігрівач, покритий термостійким діелектриком – алундом (зберігає ізолюючі властивості при 1500 К)

А тепер розглянемо принцип побудови металічних, плівкових та оксидних катодів:

1.Вольфрамовий катод (металічні)

1. Спіральний катод;

2. Стержень для кріплення;

3. Траверси катода;

4. Петлевий катод;

5. Пружина для натягу катода;

2.Карбідований катод з торованим вольфрамом (плівкові)

Загостримо увагу на структурі катода, а саме на утворенні плівки на його поверхні. Після активування катоду відбувається відновлення оксиду торію до металічного торію і встановлення термодинамічної рівноваги між процесами дифузії атомів торію на поверхні карбідованого вольфраму та випаровування їх з цієї поверхні. В результаті на поверхні карбіду вольфраму утворюється моноатомна плівка іонізованого торію, а разом з нею і подвійний електричний шар, який знижує роботу виходу.

Конструкція найпоширенішого плівкового катоду (прямонакального решітчастого катоду)

1. – циліндрична конструкція, виконана з торованих вольфрамових дротяних спіралей, навитих в протилежні сторони і зварених в місцях перетину витків.

2. – металічні диски (приварені до кінців дротяного циліндра)

3. – траверси (приварюються до металічних дисків)

Переваги конструкції : має малу масу, що супроводжується невеликою тепловою інерцією, а отже спроможний видавати повний струм емісії через короткий час після включення джерела.

4.Оксидні катоди

Оскільки конструкція оксидного катоду була представлена при розгляді підігрівних катодів, зупинимось лише на його структурі.

Після активації катоду оксидний шар (ОС) зазвичай має пористу шорстку зовнішню (емісійну) поверхню. В результаті хімічних реакцій з присадками на границі оксидний шар – керн утворюється тонкий запираючий шар (ЗС) – напівпровідниковий прошарок (<0.1 мкм), із значно більшим опором, ніж оксидний шар.