Материал: Sb000537

Для расчета решетчатого ВТКК (рис. 3.2) требуется задание дополнительных исходных данных. Чаще всего задаются: число пар нитей решетки n (равное числу лево- и правозаходных нитей); угол наклона нитей к образую-

щей решетки α ; отношение высоты решетки к ее диаметру H реш Dреш . Ле-

во- и правозаходные нити навиваются с одинаковым шагом, поэтому, перекрещиваясь, они делят поверхность катода на ячейки, имеющие форму ромба. После определения тока эмиссии всего катода рассчитывают ток эмиссии одной нити: Iэ.н = I э 2n . Затем по формулам (3.2) находят длину и диаметр

одной нити L и D , задавая в них в качестве тока эмиссии значение Iэ.н. Раз-

меры решетчатой структуры определяются соотношениями

Рассмотренная методика справедлива для одиночных нитей или нитей, достаточно удаленных друг от друга. В отличие от одиночной нити, температура в решетчатом катоде определяется не только подводимой мощностью, но и многократным отражением лучистых потоков. Влияние этого эффекта

характеризуется коэффициентом самооблученности , представляющим

собой излучаемую катодом мощность, которая в результате многократных

отражений поглощается им обратно. Теоретическое определение требует

21

решения трехмерной задачи, поэтому в [7] предложена методика экспери-

ментального определения ψк.к , что приводит к следующей эмпирической за-

висимости:

где Kг − коэффициент густоты решетки, равный отношению поверхности,

занятой нитями в решетке Fн, ко всей цилиндрической поверхности решетки

Для повышения эффективности или долговечности ВТКК можно использовать и другие рабочие температуры в диапазоне 1950…2050 К [7].

3.1.2.Расчет ВТКК решетчатого типа при задании диаметра нити катода и шага решетки

Вэтом случае в качестве исходных данных берутся диаметр нити катода D, см; шаг решетки S, см; число пар нитей решетки n ; угол наклона нитей к

необходимый ток эмиссии Iэ = Iа max β.

Как и в предыдущем случае, для наиболее часто применяемой рабочей температуры ВТКК T = 2000 K задают удельную мощность накала

ное сопротивление ρ, используя значения, приведенные в табл. 3.2 для известной или задаваемой степени карбидирования К, %.

Далее определяем: напряжение накала –

22

ток накала одной нити, А, –

Iнн= π2 Pн удD2 , 4 ρ

ток накала всего катода, А, –

Iн = Iнн·2n,

мощность накала, Вт, –

Pн = Uн· Iн,

длину нити катода, см, –

угол наклона нити решетки к оси решетки, –

α = arc tg (πDреш/S),

высоту решетки, см, –

Hреш = L·cos α,

площадь поверхности решетки, см2, –

Sреш = πDL2n.

Проверяем удельную мощность накала, Вт/см2, –

Pн уд = Pн/Sреш.

После этого рассчитываются размеры ячейки по формулам (3.5) и при необходимости катод проверяется на самооблученность.

3.1.2. Расчет подогревного оксидного катода

Для расчета подогревного оксидного катода, состоящего из покрытого оксидом керна и расположенного внутри керна подогревателя, необходимо задать напряжение накала Uн, среднее значение катодного тока за период I0

и значения удельных параметров: для керна – удельной мощности накала

= (0,05…0,2) Aсм2 ; для подогревателя – удельной мощности накала Pн′ уд и

удельного электрического сопротивления материала ρ (табл. 3.3).

23

исходя из общей формы системы электродов лампы, находим размеры частей керна, покрытых оксидом (обычно весь керн оксидом не покрывают). Это прежде всего охлажденные участки вблизи держателей из-за отвода тепла через них, а также поверхности, эмиссия с которых не нужна (а часто бывает и вредна) для работы лампы. В наиболее часто применяемых цилиндрических конструкциях такими участками являются края протяженностью

= (0,3...0,5) cм и торцы керна. (В следующих разделах пособия в качестве источников электронов используются так называемые торцевые катоды, в которых, наоборот, эмитирующей поверхностью является торец керна, покрытый оксидом.)

Таким образом, для цилиндрического керна, задаваясь отношением вы-

Принимая во внимание, что излучение с неоксидированной поверхности керна примерно вдвое меньше, чем с оксидированной, можно найти потребляемую мощность накала:

Для определения рабочей температуры и удельной мощности подогрева-

теля Pн′ уд (табл. 3.3) следует учесть большое количество факторов: материал подогревателя и состояние его поверхности, теплопередачу от подогревателя

24

к керну, самоэкранирование витков или петель подогревателя и т. д. Все это приводит к значительному разбросу значений удельной мощности. Строгое решение данной задачи требует детального анализа тепловых процессов в системе «подогреватель−керн катода» и не поддается аналитическим мето-

дам. Для упрощения можно задать значение Pн/ уд , в котором перечисленные

выше факторы в определенной мере учитываются, исходя из опыта разработчика и имеющихся аналогов. После этого определяют развернутую длину l и диаметр d проволоки подогревателя:

Внутри керна катода подогреватель в мощных электронных лампах обычно свертывается в спираль, которая крепится в пазах изоляторовгребенок из алундовой керамики.

Число витков монофилярной (однозаходной) спирали подогревателя приближенно может быть определено по формуле

где Hсп − высота спирали подогревателя (выбирается равной полной высоте катода h + 2 ); Dк − диаметр керна катода. Шаг спирали подогревателя находят из соотношения hсп = Hсп nсп .

Проверка на самоэкранирование витков подогревателя проводится по формуле d ≤ 0,4·hсп .

3.2. Расчет геометрических размеров системы электродов

Методика расчета геометрических размеров СЭ приводится для наиболее часто применяемых триодных и тетродных систем электродов электронных ламп.

3.2.1. Расчет межэлектродных расстояний

Для плоской конструкции расстояние «катод−сетка» (первая):

25