поддержание рабочей температуры катода и резко уменьшается его срок службы.
Рабочая температура катода на практике снижается путем применения так называемых «сложных катодов», в которых эмитирующая поверхность изготовляется из материалов, имеющих небольшую работу выхода. К числу таких катодов относятся оксидные катоды, поверхность которых при помощи специальных технологических приемов покрывается моноатомным слоем ионов щелочноземельных металлов с малой работой выхода. Рабочая температура современных оксидных катодов составляет 900-1000 К. Нормальная эмиссионная способность достигает ~104Ам-2. Рабочая температура вольфрамовых катодов обычно не превышает 2500 К. При такой температуре плотность термоэлектронного тока ≤2,5×103Ам-2. По этой причине оксидные катоды, применяемые в технике, практически вытеснили вольфрамовые катоды.
Чистый вольфрам в настоящее время применяется главным образом для изготовления катодов мощных электронных ламп и рентгеновских трубок, где анодные напряжения столь велики, что образуются положительные ионы больших энергий, которые разрушают другие эмиттеры.
Вольфрам является также подходящим веществом для экспериментальной проверки закона Ричардсона-Дешмана. В этом случае можно воспользоваться серийно выпускаемыми промышленностью специальными вакуумными диодами с вольфрамовым катодом прямого накала, которые имею достаточно большой срок службы и весьма стабильные эмиссионные характеристики.
2. Цель работы
Целью настоящей лабораторной работы является экспериментальная проверка основного закона термоэлектронной эмиссии (закона Ричардсона-Дешмана) из вольфрама в вакуум. Проверка осуществляется на лабораторной установке, в состав которой входит серийный вакуумный диод типа 2Д9С с вольфрамовым катодом прямого накала. Опытной проверке подвергается зависимость анодного тока насыщения от температуры вольфрамовой нити накала исследуемого диода. Поскольку прямого доступа к нити накала в диоде 2Д9С не имеется, ее температура может быть измерена лишь косвенными методами. В настоящей работе для этой цели используются закон сохранения энергии и закон Стефана-Больцмана с поправкой на отклонения излучательной способности вольфрама от равновесного теплового излучения абсолютно черного тела.
Рис. 1. Зависимость поверхностной плотности тока
насыщения вольфрама от температуры
3. Методика косвенного определения
температуры нити накала диода
В диоде 2Д9С нить накала недоступна для прямого измерения ее температуры. Это видно из упрощенной схемы размещения электродов, приведенной на рис. 2а. Цилиндрическая конфигурация анода 1 с тонкой вольфрамовой нитью 2, укрепленной на растяжках-пружинах по оси цилиндра, не позволяет воспользоваться пирометром. Других элементов, предназначенных для определения температуры катода, в диоде нет. Вся электродная система в сборке установлена внутри стеклянного баллона 3, в котором создан и сохраняется высокий вакуум. Для подключения диода к внешним электрическим цепям (рис.2б) в баллон 3 впаяны специальные выводы-ножки, оформленные в виде стандартного восьмиштырькового цоколя с центральным «ключом» 5 октального типа. Конструкция диода неразборная, поэтому производить замену нити накала нельзя. Исследуемым материалом является вольфрам – металл, из которого изготовлена нить накала диода.
В качестве косвенного метода определения температуры нити накала этого диода применяется известная методика, опирающаяся на фундаментальный закон сохранения энергии и модифицированный закон Стефана-Больцмана для нагретых тел в стационарном тепловом режиме [5].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.