Cтраница 4
В результате этого работа выхода электронов уменьшается. Наиболее распространенным пленочным катодом является торированный карбидирован-ный катод. Первоначально применялся торированный катод, представлявший собой систему, состоящую из пленки тория на чистом вольфраме. При величинах работы выхода у вольфрама - 4 5 эв и у тория - 3 4 эв у ториро-ванного катода работа выхода равна 2 6 эв. Однако в связи с тем, что торий относительно слабо держится на поверхности чистого вольфрама, вольфрам предварительно карбидируют, в результате чего на катоде образуется оболочка из карбида вольфрама. Сцепление атомов терия с карбидом вольфрама более прочно, чем с чистым вольфрамом. В качестве исходного материала для таких катодов используется вольфрам с присадкой окиси тория, которая при высокой температуре восстанавливается до чистого тория. Атомы тория диффундируют на поверхность катода, образуя одноатомную пленку. Этот процесс происходит не только при изготовлении катода, но и во время его работы - частично испаряющаяся пленка тория восполняется за счет диффузии тория из толщи металла. [46]
В 1913 г. было установлено, что торий может применяться в виде адсорбированного слоя на вольфраме. Такой слой получается путем восстановления вольфрама, к которому при изготовлении добавляется 1 - 2 % тория. Если предположить, что испарение тория с вольфрама происходит так же, как с чистого тория, то при оценке качества торированного катода нужно вместо значения работы выхода чистого тория, равного 3 4 эв, подставить значение 2 63 эв. Отношение работы выхода к температуре кипения при этом оказывается очень хорошим. Соответствующее улучшение работы катода действительно наблюдалось практически: торированный катод может работать при температуре 2000 К, давая около 1 о / сл2 при мощности 25 вт / см2 в течение продолжительного времени. [47]
Пленочные катоды являются активированными: на их поверхности имеется активный слой. Такие катоды обладают малой работой выхода. Например, катод из торированного вольфрама пмеет. Торированные катоды изготовляются из вольфрамовой проволоки, содержащей около 1 % окиси тория. При термообработке окись тория восстанавливается в металлический торий и на поверхности вольфрама образуется мономолекулярная пленка тория. Атомы тория частично отдают свои валентные электроны атомам вольфрама. На поверхности катода образуется двойной электрический слой, способствующий выходу электронов. [48]
Тарированные катоды изготовляются из вольфрамовой проволоки, содержащей примесь окиси тория. Недостатками катода являются чувствительность к ионной бомбардировке ( ионы разрушают пленку тория) и нестабильность эмиссии. Торированный катод боится перекала, который приводит к испарению тория с поверхности и потере эмиссии. [49]
Недостатком вольфрамового катода является большая работа выхода. Для уменьшения работы выхода вольфрамовую проволоку покрывают активным слоем. Недостаток торированных катодов - их чувствительность к перегреву, что приводит к резкому уменьшению тока эмиссии и сокращению срока службы катода. Более совершенными являются к а р б и-д и ров энные катоды, в которых к вольфраму добавляется торий и углерод. Они могут работать при более высоких температурах без разрушения активного слоя. Карбидированные катоды применяют в лампах с повышенным напряжением. [50]
Недостатком вольфрамового катода является большая работа выхода. Для уменьшения работы выхода вольфрамовую проволоку покрывают активным слоем. Недостаток торированных катодов - их чувствительность к перегреву, что приводит к резкому уменьшению тока эмиссии и сокращению срока службы катода. Более совершенными являются карбидированные катоды, в которых к вольфраму добавляется торий и углерод. Они могут работать при более высоких температурах без разрушения активного слоя. Карбидированные катоды применяют в лампах с повышенным напряжением. [51]
Долговечность торированного катода определяется не перегоранием нити ( так как она работает при сравнительно низкой температуре), а состоянием активного слоя на поверхности вольфрама. При нормальной рабочей температуре убыль тория с поверхности вследствие испарения непрерывно пополняется благодаря диффузии атомов тория из глубины вольфрама. Длительная работа катода приводит к истощению запасов тория в вольфраме, активированный слой исчезает, и катод теряет эмиссию. При перекале торированного катода скорость испарения тория возрастает и поэтому долговечность уменьшается. При кратковременном перекале катод теряет эмиссию, которая, однако, может быть восстановлена образованием нового активного слоя из тория, имеющегося в вольфраме. Процесс создания активированного слоя на поверхности катода называется активировкой. [52]