Файл: Фогельсон, Т. Б. Импульсные водородные тиратроны.pdf

Выражение для АТКСр, полученное из баланса тепла на катоде в установившемся режиме имеет вид:

Л7\{ср = [Пн + fa + *) p J *«°m S ,<\42 ~ Т кН, (IV.24)

где п —-число тепловых экранов катода, ек — интеграль­

да. Предлагается следую­ щий метод [58], с помощью которого можно выбрать опти­

мальную тепловую экранировку и вместе с тем избежать недопустимого повышения температуры катода. С этой целью введем понятие удельной мощности накала катода

79

Значение /^ т равно току, при котором средняя рабо­

чая температура катода Ткср достигает своего мак­ симально допустимого значения, равного 860°С*. На

Рис. IV. 18. Зависимость температуры катода от плотности тока:

a)равна 700, 730, 760, 800, 850° С, р = 67 Н/м3 (р —0,5 мм рт. ст.), скваж­

ное,ть импульсов 000; б) Рц уД равна: 1) б-Ю3 Вт/м3; 2) 7* Ю3 Вт/м3;3) 8* Шл Вт/м3> 4) 95-103 Вт/м3; 5) 157*103 Вт/м3. Скважность импульсов 1000.

рис. IV.18, о приведены результаты измерения дополни­ тельного нагрева одинаковых по качеству катодов, но отличающихся удельной мощностью накала. Измерения

80

ность накала Рнмин, при которой обеспечивается тре­ буемое значение импульсного тока тиратрона и не про­ исходит перегрев катода разрядным током.

Если РнС^нмиш найденной из рис. IV. 19, то сред­ няя рабочая температура катода превысит допустимый предел (860° С). При Рп>Рн.тш температура катода окажется ниже 860° С. Чтобы избежать перегрева като­ да, мощность накала должна быть увеличена, если при том же значении импульсного тока требуется умень­ шить скважность импульсов. Это понятно, так как вели­ чина мощности, выделяющейся из разряда на катоде, пропорциональна среднему току лампы. Необходимо от­ метить, что кривые на рис. IV. 19 получены при работе катода в режиме ограничения тока объемным зарядом.

IV,5. РАЗРУШЕНИЕ КАТОДА

В газовом разряде оксидный катод разрушается вследствие испарения, распыления и искрения.

Испарение Ва, Са, Sr и их окислов в вакууме возра­ стает с повышением температуры [59, 60]. Аналогичная зависимость существует н в водороде (рис. IV.20,а [61]). Чтобы избежать интенсивного испарения оксида, сред­ няя температура катода в процессе эксплуатации водо­ родного тиратрона так же, как и в вакуумных лампах, должна быть ие более 850—860° С. По той же причине при обработке прибора на откачном посту температуру катода не следует хотя бы кратковременно поднимать выше 1000° С, тем более что единственным способом ак­ тивации оксидного катода с керном из чистейшего нике­ ля является тренировка его отбором тока.

Вводороде окись бария испаряется преимущественно

впервые 40-60 ч работы (рис. IV.20, б). Этот результат хорошо согласуется с данными, полученными в вакууме

[59].Повышение давления препятствует уходу частиц оксида с катода и тем самым уменьшает как испарение, так и распыление оксидного слоя. При изменении дав­

Распыление оксидного катода ионами водорода при работе в режиме ограничения тока объемным зарядом отсутствует (рис. IV.20, а) ввиду малости энергии ионов. Здесь следует заметить, что критический потенциал в во­ дородном разряде, равный 600 эВ, был получен в работе [9] для тория на вольфраме. Поэтому использование

его для оксидного катода [1, 4] не вполне оправданно, хотя, несомненно, что значение £/кр и в этом случае ано­ мально высоко по сравнению с инертными газами.

Искрение оксидного катода в газовом разряде иссле­ довалось в ряде работ [62—64]. Искрение представляет собой пробой оксида, наступающий либо вследствие перегрева, либо под действием внешнего электрического поля на наружных кристалликах оксида. В обоих слу­

82

При эксплуатации тиратрона возможны как внезап­ ное (доли секунды), так и плавное повышение тока. При плавном увеличении амплитуды тока с оксидного като­ да можно снимать, не опасаясь искрения, гораздо боль­ ший ток, чем при внезапном включении. Это объясняется тем, что при плавном повышении тока успевает происхо­ дить заметная электролитическая активация катода, спо­ собствующая снижению сопротивления оксида.

Зависимость плотности тока искрения от длительно­ сти импульса при внезапном включении приведена на рис. IV.22, а. Здесь и далее за плотность тока искрения

Рис. IV. 22. Зависимость плотности тока искрения от длительное ш импульса:

а) внезапное включение тока при Тк Ср, равной:

1) 850° С; 2) 800° С; 5) 750° С; б) плавное повышение амплитуды тока: 1 —сред­ ним ток постоянен при изменении ти; 2 —средним ток увеличивается при повы-

шен-ин тHi• ГК=850 °С.

/а * принимается максимальное значение плотности тока, которую может отдавать катод, не подвергаясь искрению (увеличение /а не более чем на 5 -103 А/м2 сверх этого предела /а*, вызывает нерегулярное искрение). Характер кривых /а* = f (тги) зависит от температуры катода. При Ткср = 750—800° С ток искрения непрерывно уменьшает­ ся с ростом длительности импульса. Однако повышение температуры катода до 850° С вызывает появление на кривой максимума, приходящегося на 600 мкс.

84