Способ контроля качества катодов электронно-лучевых трубок

 

Использование: область контроля электровакуумных приборов для отбраковки поставляемых потребителю приборов с малым запасом по эмиссии катодов. Сущность изобретения: измерение фликкер-шума тока, отбираемого с катода, при двух значениях этого тока. Отношение измеренных уровней шумов зависит от тока эмиссии катода и увеличивается при снижении эмиссии. Критерием при отбраковке приборов с малым запасом по эмиссии является сопоставление экспериментального и расчетного значения отношения шумов. Расчетное отношение определяется для минимального задаваемого тока эмиссии, а отбраковке подлежат приборы, у которых измеренное отношение превышает расчетное. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к вакуумной электронике, в частности к производству электровакуумных приборов. Целью изобретения является повышение достоверности контроля путем сравнения расчетных и экспериментальных значений мощности шума. Способ контроля эмиссионных свойств катодов электровакуумных приборов включает измерение фликкер-шума отбираемого с катода тока и отбраковку, причем измерения шума проводят при двух значениях тока, а отбраковку проводят при условии, что отношение измеренных значений шума превышает величину, рассчитанную для минимального допустимого тока эмиссии по формуле K 10^{F(ja2)-F(ja1)}, (1) где F A(Igja)² + BIgja + C, A A₁(jэ) ² + A₂jэ + A₃, B B₁(jэ)² + B₂jэ + B₃, C C₁(jэ)² + C₂jэ + C₃, A₁ 5,5˙ 10^-5D² 5,07˙10^-6D + 1,09˙ 10^-7, A₂ -0,24D² + 0,02˙ 1D 4,92˙ 10^-4, A₃ 69,2D² 4,16D + 0,57, B₁ -1,87˙ 10^-4D² + 1,71˙ 10^-5D 2,92˙ 10^-7, B₂ 0,80D² 0,072D + 1,19˙ 10^-3,
B₃ -245D² + 18,7D 0,49,
C₁ 1,58˙ 10^-4D² 1,46˙ 10^-5D + +4,49˙ 10^-7,
C₂ -0,65D² + 0,058D 2,38˙ 10^-3,
C₃ 416D² 64,2D 3,53
ja_1,2= ,
jэ ,
S площадь катода;
Ia₁ и Ia₂ значения отбираемого с катода тока, при которых производят измерения шума, причем Ia₂ > Ia₁;
Iэ минимальное допустимое значение тока эмиссии;
D расстояние катод ускоряющий электрод. На фиг. 1 изображены рассчитанные зависимости величины Iэ, пропорциональной уровню фликкер-шума, от плотности отбираемого с катода тока при различных значениях плотности тока эмиссии. На фиг.2 дана схема, при помощи которой реализуется данный способ. На фиг. 3 проведены типичные спектры шума тока, отбираемого на ускоряющий электрод, для кинескопа типа 32ЛК2Ц при различных отбираемых токах. На фиг.4 показаны типичные зависимости спектральной плотности шума на частоте f 20 Гц от анодного тока для кинескопов типа 32ЛК2Ц. Как известно, уровень шумов является параметром, сильно изменяющимся при изменении режима отбора тока с катода. При увеличении анодного тока Ia за счет повышения анодного напряжения в диоде с термокатодом происходит увеличение уровня шума, если Ia приближается к току эмиссии катода Iэ, так как снижается демпфирующее действие пространственного заряда. Наибольшей чувствительностью к режиму отбора тока с катода обладает шум, измеренный на возрастающей с понижением частоты f части спектральной характеристики низкочастотного шума фликкер-шум. Так как фликкер-шум вызывается флуктуациями работы выхода катода еϕ К, то для спектральной плотности флуктуаций тока анода справедливо
Si(f) IэSϕ(f), (2) где е заряд электрона;
К постоянная Больцмана;
Т температура катода;
Sϕ (f) спектральная плотность флуктуаций ϕk на частоте f. Согласно (2), изменение уровня шума Si(f) при изменении режима отбора тока с катода определяется величиной ( ∂Ia/∂Iэ)². С увеличением анодного тока (∂ Ia/∂ Iэ)² возрастает и стремится к единице при Ia Iэ. На фиг.1 показаны зависимости величины (∂Ia/∂Iэ)²jэ, пропорциональной уровню шума, от анодного тока Ia, рассчитанного для различных значений плотности тока эмиссии jэ. Как видно, при фиксированном Ia (или ja) уровень шума существенно меняется при изменении jэ, то есть при изменении запаса по эмиссии Iэ/Ia. Степень возрастания шума с ростом Ia также различна в зависимости от jэ, вследствие чего по степени возрастания шума, то есть по отношению уровней шума при двух значениях анодного тока Ia₁ и Ia₂ можно судить о запасе по эмиссии. Расчет (∂ Ia/∂Iэ)² может быть проведен только численными методами по схеме, изложенной, например, в [Клейнер Э.Ю. Основы теории электронных ламп, Высшая школа, 1974, стр. 43-45] Аппроксимация результатов расчета аналитическими зависимостями позволяет получить для отношений уровней шума при заданных Ia₁, Ia₂, Iэ, площади катода S и расстоянии D выражение (1). Предложенный способ реализуется по схеме, показанной на фиг.2. На фиг.2: 1 электровакуумный прибор (электронно-лучевая трубка); 2 резистор в цепи анода; 3 измерительный прибор; 4 источник питания; 5 малошумящий предварительный усилитель; 6 усилитель типа У4-28; 7 анализатор спектра; 8 прибор для измерения уровня шумов. Исследуемый электровакуумный прибор 1 включается в схему, в которой следующий за модулятором электрод служит в качестве анода, а остальные электроды заземляются. Анодная цепь содержит резистор 2, прибор для измерения отбираемого с катода тока 3 и источник питания 4. Шумовое напряжение с резистора 2 поступает на вход усилителя 5, с его выхода на вход усилителя 6, а затем на вход анализатора спектра 7, в качестве которого может быть использован любой промышленный анализатор или селективный вольтметр с диапазоном частот 20-100000 Гц. Уровень шумов измеряется прибором 8. Пример осуществления способа. Для партии цветных кинескопов типа 32ЛК2Ц были произведены измерения спектров шума в диапазоне 20-100000 Гц. Катод при измерениях соединялся с модулятором, ток с катода отбирался на ускоряющий электрод, остальные электроды соединялись с катодом. Типичные результаты измерения шума показаны на фиг.3. Для характеристики фликкер-шума были выбраны значения спектральной плотности мощности шума на частоте 20 Гц, где отчетливо проявляется возрастание шума с понижением f, в отличие от правого участка спектров с частотонезависимым характером, соответствующего дробовому шуму. Затем строились зависимости Si(f 20 Гц) от Ia, причем Ia изменялось в пределах, допустимых техническими условиями на данный кинескоп. Примеры таких зависимостей показаны на фиг.4. На основании этих зависимостей выбирались значения токов Ia₁ и Ia₂, при которых шумы существенно различались. В качестве таких значений были взяты Ia₁ 100 мкА (типовой режим) и Ia₂ 300 мкА. В таблице приведены экспериментальные и рассчетные данные для коэффициента К, определяемого в соответствии с (2), для I_эмин 1000 мкА. Расчет проводился для площади катода, равной площади отверстия в модуляторе 0,00316 см². Согласно таблице, приборы 2 (1) и 2 (2) должны быть отбракованы, так как имеют катоды с недостаточным запасом по эмиссии. Использование изобретения позволит повысить достоверность контроля эмиссионных свойств катодов, что приведет к значительному увеличению надежности изделий, в которых используются электровакуумные приборы, т.к. из партии приборов, поставляемых потребителю, можно отбраковывать потенциально ненадежные экземпляры с малым запасом по току эмиссии катодов.

Формула изобретения

СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КАТОДОВ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫХ ТРУБОК, включающий измерение фликкер-шума отбираемого с катодом тока и отбраковку, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля катодов путем измерения их эмиссионных свойств, измерения фликкер-шума проводят при двух значениях тока, а годными считают такие катоды, для которых отношение измеренных значений шума не превышает величину К, удовлетворяющую выражению
K = 10^{(F(ja2)-F(ja1)},
где F A(lgja)² + Blgja + C,
A A₁(jэ)² + A₂jэ + А₃,
В В₁(jэ)² + В₂jэ + В₃,
С С₁(jэ)² + С₂jэ + С₃,
А₁ 5,5 · 10^-5 D² 5,07 · 10^-6D + 1,09 · 10^-7,
А₂ -0,24 D² + 0,021D 4,92 · 10^-4,
А₃ 69,2 D² 4,16D + 0,57,
В₁ -1,87 · 10^-4 D² + 1,71 · 10^-5D -2,92 · 10^-7,
В₂ 0,80D² 0,072D + 1,19 · 10^-3,
В₃ -245D² + 18,7D 0,49,
С₁ 1,58 · 10^-4D² 1,46 · 10^-5D + 4,49 · 10^-7,
С₂ -0,65D² + 0,058D -2,38 · 10^-3,
С₃ 416D² 64,2D 3,53,


S площадь катода, см²,
Iа₁ и Iа₂ значения отбираемого с катода тока, при которых производят измерения шума, причем Iа₂ > Iа₁, мкА,
Iэ минимальное допустимое значение тока эмиссии, мкА,
D расстояние катод ускоряющий электрод, см.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5