Razno

Elektrode za vakuumske cijevi: termionske elektrode ventila

Elektrode za vakuumske cijevi: termionske elektrode ventila

Njihova je konstrukcija prirodno različita i postoje varijacije u odnosu na dizajn cijevi i njezinu primjenu.


Katoda

Postoji niz različitih vrsta katoda koje se koriste u modernim vakuumskim cijevima. Razlikuju se u konstrukciji katode i korištenim materijalima.

Jedan od glavnih načina na koji se katode mogu kategorizirati je način njihova zagrijavanja. Prvi tip koji se koristio bio je ono što se naziva izravno grijanim. Ovdje se kroz žicu prolazi struja za njezino zagrijavanje. Osim što pruža toplinu, on djeluje i kao sama katoda, emitirajući elektrone u vakuum. Ova vrsta katode ima nedostatak što mora biti povezana i na dovod grijača i na napajanje koji se koristi za upotrebu u samom krugu anode katode. To ima nedostataka jer ograničava način na koji krug može biti pristran, osim ako se svaki grijač isporučuje odvojeno i međusobno izoliran. Daljnji nedostatak je taj što se, ako se izmjenična struja koristi za grijanje, ovaj signal može postaviti na glavni anodni krug katode, a rezultirajući brujanje na frekvenciji napajanja grijača. Druga vrsta katode poznata je kao neizravno zagrijana katoda. Ovdje je grijač električno odvojen od katode, a toplina se zrači iz grijača za zagrijavanje katode. Iako je potrebno dulje vrijeme da se ove vrste cijevi zagriju, one se gotovo univerzalno koriste zbog fleksibilnosti koju pruža u pristranosti krugova i izoliranju anodnog kruga katode od utjecaja brujanja iz napajanja grijača.

Najranija vrsta katode poznata je pod nazivom svijetla katoda emitora. Ova vrsta katode koristi volframovu žicu zagrijanu na temperaturu između 2500 i 2600 K. Iako se danas ne koristi široko, ova vrsta katode koristila se u prijenosnim cijevima velike snage poput onih za emitiranje. Trpi brojne nedostatke, jedan je da nije posebno učinkovit u pogledu emisije stečene za unos topline. Životni vijek katode je također ograničen isparavanjem volframa s otkazom koji se dogodi kada otkaže oko 10% volframa.

Sljedeća vrsta katode poznata je kao tupi emiter. Te se katode izravno zagrijavaju i sastoje se od thoriated volframa. Oni daju veću emisiju od volframove katode i zahtijevaju manje topline, što čini ukupnu učinkovitost cijevi većom. Tipično rade na temperaturi između 1900 i 2100 K. Iako ove katode obično imaju relativno dug životni vijek, krhke su i s bilo kakvim ventilima ili cijevima koji se koriste treba postupati pažljivo i ne smiju se podvrgavati tehničkim udarima ili vibracijama.

Vrsta katode koja se u najvećoj mjeri koristi je katoda presvučena oksidom. Oni se mogu koristiti s neizravno zagrijanim katodama, za razliku od katodnih volframnih i mutnih emiterki koje se moraju izravno zagrijavati kao rezultat uključenih temperatura. Ova vrsta katode obično je u obliku nikla u obliku vrpce, cijevi ili čak malog oblika čaše. Prevučena je smjesom barijuma i stroncijevog karbonata, često s dodanim tragom kalcija. Tijekom proizvodnog postupka premaz se zagrijava kako bi se reducirao u svoj metalni oblik, a produkti kemijske reakcije uklanjaju se kada se ventil konačno isprazni. U ovoj katodi barij je taj koji djeluje kao primarni emiter i djeluje znatno niže od ostalih vrsta u području od 950 do 1050 K.

Neke vrste termionskog ventila ili vakuumske cijevi koriste ono što se naziva hladnom katodom. To su stabilizatori napona i koriste oblik aktivne metalne površine.


Anoda

Anoda je obično oblikovana u cilindar tako da može okružiti katodu i sve ostale elektrode koje mogu biti prisutne. Na taj se način vakuumska cijev može konstruirati na cjevasti način, a anoda može prikupiti maksimalan broj elektrona.

Za manje ventile ili cijevi koji se koriste u mnogim radio prijamnicima, anode su uglavnom izrađene od poniklanog čelika ili jednostavno od nikla. U nekim slučajevima kada treba odvesti veće količine topline, ona se može karbonizirati dajući joj mat površinu koja omogućuje zračenje više topline iz ventila.

Za primjene u kojima su potrebne čak i veće snage, anoda mora biti sposobna rasipati još više topline i raditi na višim temperaturama. Za ove cijevi mogu se koristiti materijali koji uključuju ugljik, molibden ili cirkonij. Drugi je pristup ugradnji rebra hladnjaka u strukturu anode kako bi se pomoglo zračiti dodatnom toplinom. Ovaj je pristup prirodno ograničen konstrukcijom ventila i činjenicom da cijev mora biti smještena u staklenoj ovojnici. Međutim, za veliku strukturu hladnjaka staklena ovojnica će biti puno veća, što će povećati troškove.

Da bi se prevladao ovaj problem, anoda se može proizvesti tako da se toplina može prenijeti izvan ventila i ukloniti pomoću prisilnog zraka ili vodene košulje. Korištenjem ovog pristupa omotač cijevi može se učiniti relativno malim, a da i dalje može podnijeti značajne razine snage.


Mreža

Rešetka je elektroda kojom se struja koja teče u anodnom krugu može kontrolirati drugim potencijalom. U najosnovnijem obliku vakuumska cijev može imati jednu mrežu, ali moguće je koristiti više njih za poboljšanje performansi ili omogućavanje izvođenja dodatnih funkcija. Sukladno tome, ventili su imenovani brojem elektroda koje sadrže povezane s protokom elektrona. Drugim riječima, izostavljeni su niti ili grijači i drugi slični elementi.


Broj rešetkiUkupni broj
elektroda
Generičko ime
13Trioda
24Tetrode
35Pentoda
46Hexode
57Heptoda
68Oktobar

Rešetka je obično izrađena u obliku mrežice od gaze ili žičane zavojnice. Ako je izrađen od žice, obično se sastoji od nikla, molibdena ili legure, a namotava se pomoću potpornih šipki koje ga drže podalje od katode. Kao takvi mogu biti široki, moguće ovalnog oblika i uglavnom su izrađeni od bakra ili nikla.

Da bi se postigla visoka razina performansi koja se može ponoviti, tolerancije unutar vakuumske cijevi moraju se održavati od jednog uređaja do drugog. Uz to često je potrebno mrežu postaviti samo djeliće milimetra od katode ili drugih rešetki. Da bi se mogle održati ove dimenzije, jedan od prihvaćenih pristupa je uporaba tvrdog pravokutnog okvira, a zatim namotavanje mrežaste žice na njega pod naponom. Ovu strukturu tada treba popraviti ostakljenjem ili čak zlatnim lemljenjem tako da ostane čvrsto na svom mjestu. U nekim će slučajevima možda biti potrebno brusiti površinski sloj katode kako bi se osigurala njegova ravnost. Ovaj oblik rešetke poznat je kao okvirna mreža.

Jedan važan aspekt dizajna vakuumskih cijevi ili termionskih ventila kako bi se osiguralo da se mreža ne pregrije. To bi moglo dovesti do mehaničkih izobličenja i otkaza cijelog ventila. Da bi se pomoglo u uklanjanju topline, mrežna žica može biti karbonizirana, a često se na žice koje podupiru mrežu mogu pričvrstiti rebra za hlađenje. Te noseće žice mogu se također zavariti za izravno na spojne igle u dnu ventila, tako da se toplina može odvesti kroz vanjske spojeve.

Širok izbor termionskih ventila ili vakuumskih cijevi dostupan je i danas. Koristeći tehnike razvijene tijekom mnogih godina, oni mogu ponuditi izvrsnu ponovljivost, performanse i pouzdanost.


Gledaj video: Da li je isplativo grejanje na solarnu energiju? (Siječanj 2022).