Перспективные конструкции подогревателей

Преимущества залитых подогревателей перед алундированными: улучшение изоляции; снижение мощности накала на 30%; Уменьшение перепада температуры между катодом и подогревателем до 50 — 200°С и соответственно снижение рабочей температуры подогревателей; повышение вибропрочности.

Недостатком залитых подогревателей является увеличение времени разогрева катодного узла вследствие увеличения теплоемкости.

В качестве материалов для заполнения объема между подо, гревателем и катодом обычно используются суспензии на основе алунда с добавками тугоплавких оксидов и порошков тугоплавких металлов. Например, для изготовления вибропрочного катодноподогревательного узла алундированный вольфрамовый подогреватель помещается в керн катода и засыпается смесью порошков никеля и молибдена, которая пропитывается летучей жидкостью (раствором изопропилового спирта в воде).

Приклеенные подогреватели изготавливаются путем приклейки или приварки подогревателя к керну катода (рис. 17.13). В этом случае катодный узел представляет собой керамическую шайбу (из окислов алюминия, иттрия или бериллия), на одной стороне которой расположен подогреватель, на другой — катод. Подогреватель из вольфрама (рения, молибдена или тантала) приклеивается к керамической шайбе электроизоляционным клеем с высокой теплопроводностью. С другой стороны шайба металлизируется и на поверхность наносится слой никеля, который служит подложкой для катода. Подогреватель может быть изготовлен гальваническим осаждением на металлизированную керамику или напылением.

Керметные подогреватели характеризуются повышенной вибропрочностью, эффективностью передачи тепла, низкой рабочей температурой, малым изменением электрического сопротивления при эксплуатации. В качестве материала для подогревателя используются смеси тугоплавких металлов и окислов, например:

Особенности работы подогревателей в газоразрядных приборах. К факторам, отрицательно влияющим на долговечность работы подогревателей в условиях газового разряда, относятся следующие:

• 1. Более высокие тепловые нагрузки — это объясняется наличием теплопроводящей газовой среды. Перенос теплоты частицами газа-наполнителя существенно изменяет тепловой баланс катодного узла. Например, в приборах с водородным наполнением (Р = 0,2 + 0,5 мм рт. ст.) мощность накала возрастает на 20 — 30 %, что значительно увеличивает рабочую температуру подогревателя.

• 2. Большая вероятность химического взаимодействия между материалом подогревателя и газом-наполнителем — это объясняется диссоциацией и ионизацией газа и образованием атомов, ионов и радикалов, обладающих повышенной активностью. Например, изобарный потенциал реакции взаимодействия молекулярного водорода с оксидом алюминия составляет 218 ккал/моль, а атомарного водорода — 78 ккал/моль.

• 3. Интенсивное протекание окислительно-восстановительных процессов, подобных «водяному циклу». В газоразрядных приборах пары воды образуются при взаимодействии водорода (являющегося газом-наполнителем) с оксидами тугоплавких металлов, никеля, меди, имеющихся на деталях внутренней арматуры приборов. Реакции «водяного цикла» приводят к постепенному испарению вольфрама, утонению керна подогревателя и его обрыву.