專利名稱：快電子真空器件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的目的，為謀求電訊接收，電聲放大的藝術重放。
已有電子管陰極發(fā)射電子是按零初速處理，故可稱為慢電子器件。本申請案為提高器件的重放質(zhì)量，降低能耗，將發(fā)射電子陰極置于加速場中，使電子發(fā)射之初即獲得大的加速度值。這樣，相對于已有電子管說，可稱為快電子器件。器件品質(zhì)之高低取決于陰極附近電場的狀態(tài)。
在半導體技術蓬勃發(fā)展的今天。從近年的社會實踐看，電訊電聲的放大。為晶體的特征音所困擾，優(yōu)秀的音樂演奏，也變得沒有欣賞價值。久之，人們的社會聽覺也要受到歪曲。音樂藝術的演奏、欣賞。關系到人們的精神糧食，社會情操。它不等同于一般日用品，隨意湊合。
電子管所以有高的重放品質(zhì)，是基于它是真空器件第一真空器件的控制作用是在電子飛越設在真空中的電極時所完成的，沒有第三者的干擾，是名副其實的自由電子；第二，真空器件具有二重性1、真空對電流是絕緣體，電阻無窮大；2、發(fā)射電流飛越時，真空對發(fā)射電流沒有阻力，呈現(xiàn)為良導體。并在正電場作用下獲得加速度。統(tǒng)一于真空器件中的這兩個極端對立狀態(tài)，即系真空器件優(yōu)秀重放品質(zhì)的基礎。其放大的訊號、輕盈、流暢、自然、憾人肺腑、滲人心脾。確保以藝術欣賞為目的的藝術電聲重放。真空器件對電流的加速度功能是真空器件的關鍵技術優(yōu)勢。
不應把電聲放大設備看作是單純的工業(yè)產(chǎn)品，其工作對象是藝術創(chuàng)作演奏的重放，它必須全方位地執(zhí)行其職能，即是包括各項工業(yè)生產(chǎn)指標及它忠實于演奏的藝術表現(xiàn)力，尤以后者為關鍵，即系電聲放大設備自己本身，首先就應該是一具“內(nèi)在的——即重放品質(zhì)上的藝術品”，這里不是指產(chǎn)品的外觀設計。
已有電子管的問題1.能耗高；2.重放品質(zhì)不夠理想。造成這些缺陷的實際原因是內(nèi)阻太大。一般低內(nèi)阻電子管如6N3內(nèi)阻也高達6千歐，內(nèi)阻高，勢必屏壓高，效率低。易檢拾噪聲。增加放大級間交聯(lián)的困難，限制電子管性能的因素有兩個1.陰極——柵極間的空間電荷區(qū)；2.柵極——屏極間的屏耗區(qū)。前者影響重放品質(zhì)，降低了效率、增加能耗。后者限制輸出功率。而兩者之間又直接互相影響著。為了控制空間電荷影響，要加高屏壓。不幸的是要大幅度加高屏壓，才能對空間電荷施加上小的影響。這是差之毫厘，失之千里的不利關系。過去已有為提高電子管性能的各種各樣方案。其中以五十年代蘇聯(lián)開發(fā)的陰極柵管引人注目，據(jù)報導陰極柵管6
20∩，6
21∩，6
22∩之內(nèi)阻在150～200歐數(shù)值上。
陰極柵電子管是為寬頻帶(300～400兆頻)放大而設。在已有電子管的陰極與控制柵間插入一個對陰極為直流低壓正電位(6伏、12.6伏；30～60毫安)，交流等電位的柵極。以消除陰極表面附近的空間電荷，以及對陰極發(fā)射的電子加速。但是，這種結(jié)構(gòu)使陰極柵與控制柵間的空間地帶成為減速場，電子至此被制動，形成新的空間電荷，而且有大量電流反轉(zhuǎn)到陰極柵上，因此，從宏觀上看，陰極柵電子管亦并不理想。即使這樣，陰極柵電子管仍能獲得大幅度降低內(nèi)阻的利益。實際上，陰極柵與陰極是一個復合單元，其職能是相互一致的，一個發(fā)射電子，一個加速電子。我們還看到，已有電子管的陰極有兩個職能一是發(fā)射電子的核心電極；二是對外電路講，充當屏壓電源零電位接線柱。恰恰是這第二個職能束縛了放大器件的能力與品質(zhì)。于是，問題就歸結(jié)為調(diào)整發(fā)射電子、加速電子、接線柱三者的關系了。
已有電子管無例外地陰極都處在零電位上，電子發(fā)射的初速幾乎為零。電子發(fā)射實則為電子脫離，陰極表面裸著一層阻礙電子繼續(xù)發(fā)射的電子云。這樣，真空器件所特有的加速度優(yōu)勢，完全沒有利用上，導致已有電子管一蹶不振。要利用真空器件的優(yōu)勢。唯有設法墊高陰極電位，置它于加速場中。因此，本方案之構(gòu)思點在于將陰極柵電子管的陰極原有的兩個職能分開，設置一個與電源負端相接的負電極〔1〕留在陰極原來位置上作零電位接線柱用，而將發(fā)射電子的陰極與具有加速功能的陰極柵合并，置于陰極柵位置上。即系讓陰極承擔發(fā)射電子、加速電子的職能。再設置一個與負電極〔1〕對應的，與電源正端相接的正電極〔2〕——可為板狀屏極可為陽柵。換句話講在真空空間中設置一對與電源正、負端相接的電極對〔1〕、〔2〕。發(fā)射電子之陰極即插在此電極對〔1〕、〔2〕之間所建的電場中。陰極之引出線接于與電極對相接的電源中間相應的位置上。由于陰極的插入，將電極對〔1〕、〔2〕之電場分隔成兩部份；陰極至負電極〔1〕側(cè)為無功回路；陰極至正電極側(cè)為有功輸出回路。工作時，陰極的外表面即浸潤在加速場中，因此新的快電子真空器件獲得新的功能，消去陰極柵管的缺陷，幾種電子器件作用的比較可以如下表示已有電子管接線柱＋電子脫離——0(加速度未能用上)。
陰極柵管接線柱＋電子發(fā)射——加速度。
本申請案接線柱——電子發(fā)射＋加速度。
陰極設置于此對電極對〔1〕、〔2〕間電場中的哪一位置，則隨具體情況而定，將陰極與負電極〔1〕并接，此型式就是已有電子管，若置于此對電極對〔1〕、〔2〕間各個位置上時，可獲各種不同加速值，陰極柵電子管的陰極柵有6伏和12.6伏兩種。若陰極置于此兩種電壓值(各置于電源中點)上時，則其具有的初速值可按電子運動的動能與勢能恒等公式計算，為1／2MV2＝eu＋常數(shù)，陰極置于6伏電壓上之發(fā)射初速為1／2MV2＝eu＋2euV＝6]]>×419×
＝2514公里／秒。
陰極置于12.6伏電壓上之發(fā)射初速(電源電壓為25.2伏)為1／2MV2＝eu＋2euV＝6]]>×419×12.6]]>＝3643 公里／秒式中V為電子速度，M為電子質(zhì)量，e為電子電荷，u為加速電壓。
這比已有電子管初速值大得多，極限狀態(tài)，陰極通過負載〔7〕接到正電極〔2〕電位端，陰極與正電極〔2〕電位差為零，即負載電壓為零。由于陰極與正電極〔2〕間有負載，陰極發(fā)射電子在負載上有位降，位降負端在陰極，所以陰極電位仍比正電極〔2〕低，當然這種狀態(tài)下放大級輸出功率全部由陰極提供。輸出功率不會太大，可用于前級弱訊號放大用。功率輸出回路負載電壓之高低視要求而定。
此種快電子真空器件之控制柵可設兩個，一個陰極對正電極〔2〕側(cè)，一個陰極對負電極〔1〕側(cè)?；騿沃靡粋€，或兩個皆置。亦可設一陽柵〔2〕代替正電極〔2〕，再設一個負載屏〔10〕則成具有六個電極的五極管或兩個控制柵的七極管。
在已有電子管中，有一種冷陰極方案，但其屏壓要用到300伏以上，冷陰極若能成功地分本方案相結(jié)合，將能簡化電路設計。
附圖
一、附圖二為本申請案之原理圖于抽真空的管泡內(nèi)設置一對電極對〔1〕、〔2〕，其外電路接上電源。于是電極對〔1〕、〔2〕之間的空間中建立了加速電場，只要一離開負電極〔1〕，其速度等位面之速度值就大于零，以接近正電極〔2〕端之速度值為最大。附圖二為在此對電極對〔1〕、〔2〕之間的加速場中插入發(fā)射電子之陰極〔6〕。按陰極〔6〕所設之不同位置及其接于相應的電壓值，就可得到各種不同的初速度。例如設電源兩端給定電壓值為12伏，陰極接近在中點處，即處于6伏位置。根據(jù)加速電壓對電子的速度計算1／2MV2＝eu＋2eu則陰極在電源中點處之電子速度為V＝6]]>×419×6]]>＝2514公里／秒。
已有電子管陰極表面空間電荷位壘雖只有十分之幾伏，位壘距陰極表面有百分之幾至十分之幾毫米。但由于陰極是處于零電位上，由于控制柵更低于零電位，至使負荷屏壓大部份不適當?shù)叵脑陉幰粬盼唤祬^(qū)上。就這是已有電子管的困境。
附圖三為附圖二之陰極〔6〕之引出線在極限位置上之結(jié)構(gòu)情況。陰極〔6〕通過負載〔7〕與正電極〔2〕一同接到電源正極上。電源電壓全部為無功部份。
附圖四、五、六為控制柵〔8〕設置方案?？刂茤拧?〕可設置在陰極〔6〕對正電極〔2〕側(cè)；可設置在陰極〔6〕對負電極〔1〕側(cè)，或者兩者皆有。
附圖七、八為采用冷陰極〔6〕作發(fā)射元件時，已有電子管陰極是處在零電位上，作為冷陰極發(fā)射，負載電壓要超過300伏。在本方案，冷陰極〔6〕可置于高得多的加速電位上。
附圖九、十、十一為多柵管結(jié)構(gòu)，是已有技術與本方案組合的情況。要使器件能保持穩(wěn)定的工作，必須維持加速電場之穩(wěn)定，所設的，具有穩(wěn)定電位之陽柵極〔2〕即為正電極〔2〕，在輸出功率較大時，負載電壓較高時，為防止二次發(fā)射，設有抑制柵〔9〕或束射屏〔9〕，負載屏極〔10〕為輸出電極，通過負載阻抗〔7〕接于電源正端。
附圖所示之管型截面采用橢園或按橢園長軸兩端截平，或按如下式子之方橢園。
(x2.5)/(a2.5) ＋ (Y2.5)/(b2.5) ＝權(quán)利要求1.一種快電子真空器件，由抽出空氣的密閉空間及電極構(gòu)成。其特征在于在該空間中設置的一對電極對[1]、[2]、及在電極對[1]、[2]之間設置的發(fā)射電子之陰極[6]。
2.根據(jù)權(quán)利要求1、所述之快電子真空器件，其特征在于電極對〔1〕、〔2〕之間設置有陰極〔6〕，控制柵〔8〕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、所述之快電子真空器件，其特征在于在電極對〔1〕、〔2〕之間設置有陰極〔6〕、控制柵〔8〕及電極對〔1〕、〔2〕之正電極〔2〕外側(cè)設置有抑制柵〔9〕或束射屏〔9〕，和負載屏〔10〕。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、及權(quán)利要求2、所述之快電子真空器件，其特征在于控制柵〔8〕設置在陰極〔6〕與電極對〔1〕、〔2〕之一正電極〔2〕之間，亦可設置在陰極〔6〕與電極對〔1〕、〔2〕之一負電極〔1〕之間，或兩者皆有。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、及權(quán)利要求3、所述之快電子真空器件，其特征在于電權(quán)對〔1〕、〔2〕之一正電極〔2〕可為板狀屏極〔2〕、亦可為柵網(wǎng)狀陽柵〔2〕。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、所述之快電子真空器件，其特征在于器件之外型結(jié)構(gòu)之橫截面可為橢園，橢園按長軸截平，或按下式之方橢園(x2.5)/(a2.5) ＋ (y2.5)/(b2.5) ＝專利摘要一種提高已有電子管陰極發(fā)射電子初速的方案，一般的電子管由于其陰極是接在零電位上，所以電子發(fā)射之初速甚低。本方案是在真空管泡中設置一對對立的電極，其外電路接電源之正負端，這樣，在電極間則建立了一個電場，陰極置于此電場中，則其電位就被抬高了。
文檔編號H01J19/00GK2043788SQ8820526
公開日1989年8月30日 申請日期1988年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月5日
發(fā)明者白志立 申請人:白志立