Поздравления, попаднахте в Сандъците – Sandacite, където ще прочетете всичко за катода – важен елемент в електронните лампи.

В ТАЗИ публикация се запознахме с явлението електронна емисия, което всъщност прави възможна работата на радиолампите. За да се излъчат електрони от катода обаче, първоначално е необходимо той да бъде нагрят.

Точно по този признак катодите се разделят на два вида: катоди с пряко и непряко отопление.

Катоди с пряко отопление

При катодите с пряко отопление електроните се излъчват не­посредствено от отоплителната жичка, загрявана от протичащ през нея електрически ток. По форма те биват най-различни в зависимост от ламповата конструкция: праволинейни, Л-образни, М-образни
и др. (фиг. 2а), при което с различните форми се цели увеличаване на емитиращата повърхност (нормално!). По вид те могат да бъдат или от чист метал, или активирани, или окисни. Поради малката тем­пературна инертност на металната нишка при загряване на тези катоди с променлив ток се предизвиква пулсиращо излъчване на електрони (съгласно закона на Ричардсън) с честота, двойно по-голяма от честотата на променливия ток, който е нежелателно явление в лампите. По тази причина тези катоди се загряват само с постоянен ток от химически източник или подходящ изпра­вител.

Катоди с непряко отопление

Катодите с непряко отопление са пред­назначени за загряване с променлив ток. Принципното им устройство е показано на фиг. 2б. При тях емитиращата повърх­ност е отделена електрически от отоплител­ната жичка и представлява металически цилиндър, покрит с активен слой. Практи­чески изолацията се постига или чрез по­ставянето му върху керамична пръчка, през която по канали е прекарана отоплителната жичка, или чрез покриване на последната с топлоустойчив изолационен пласт от алу­миниеви окиси. При това отоплителната жичка може да има различни форми, както е показано на фигурата. Предвид голямата температурна инертност на изолационния слой температурата на емитиращата повърх­ност остава постоянна независимо от момент­ните изменения на силата на променливия отоплителен ток. Тези катоди се наричат още еквипотенщални катоди.

Схематичното изображение на катодите с директно и индиректно загряване е посочено на фиг. 2в.

Но както се казва обикновено в рекламите – това не е всичко. За сравнение и оценка на ка­чествата на различните катоди са въведени следните параметри:

а)  Специфичната емисия на катода — представлява стойността на емисионния ток от 1 см² от повърхността на катода. Тя зависи както от материала, така и от температурата му. Измерва се в mA/см².

б)  Специфична отоплителна мощност на катода — представлява отоплителна мощност, която се пада на 1 см² от повърхността му. Измерва се във W/см².

в)  Ефективност на катода — представлява отношението между специфичната емисия и специфичната отоплителна мощност на катода и показва колко милиампера (mA) емисионен ток може да се получат от 1 W отоплителна мощност. Измерва се в mA/W.

г)  Дълготрайност на катода — представлява срокът за нормална експлоатация на катода, в който той не променя емисионните си качества извън допустимите граници, т. е. срокът, в който електрон­ната лампа е годна за използуване. Измерва се в работни часове.

Отделно пък, че в зависимост от материала, от който са направени, катодите на електронните лампи се делят на катоди от чисти метали, активирани катоди и окисни катоди.

На горната снимка – устройство на лъчевия тетрод EL36. Катодът е продълговатото метално парче най-горе вляво.

Катоди от чисти метали

За изработване на катоди от чисти метали днес се използуват волфрамът и танталът, които имат сравнително висока температура на топене (волфрамът — 3370 °С, а танталът — 2850 °С) и могат да се обработват във вид на тънки жички или ленти. По-често се срещат волфрамовите катоди, тъй като танталът при високи температури става крехък и чуплив. Волфрамовите катоди се отличават със срав­нително ниска ефективност (2—6 ма/вт), но затова пък притежават други положителни качества. Те например са по-устойчиви на йонна бомбардировка, която се получава при високи анодни напрежения, а също при загряване на катода без анодно напрежение се подобрява вакуумът на лампата.

Активирани катоди

Устройството на активираните катоди почива на свойството на някои метали да увеличават многократно специфичната си емисия при покритие с тънък слой от друг метал. При това тези катоди работят при сравнително ниски температури на загряване, поради което имат голяма ефективност. Най-употребяваните днес активирани катоди са торираните и карбидираните катоди.

Окисни катоди

Поради добрите си качества окисните катоди са едни от най- употребяваните в електронни лампи от времето на разцвета на тази техника. Тяхната структура е значително по-сложна от тази на активираните катоди. За основен материал при тях се използва никел, върху който се нанасят по механичен път изходните продукти за окисно покритие — бариев и стронциев карбонат. Чрез външна термична обработка (високочестотно загряване) върху никеловия катод остава покритие от окисен слой, който служи за източник на електрони.

Чрез изпарение на специално вещество, наречено гетер, в балона се постига висок вакуум, като парите му поглъщат газовете в балона и се полепват по стъклото.

 

Един  материал на Сандъците – Sandacite.