Два автокатода — пара

Электронно-вакуумные приборы, разрабатываемые и применяемые сейчас, можно разделить на три группы. Самая массовая — это классические сверхвысокочастотные приборы (магнетроны, лампы бегущей волны и клистроны) для спутниковой связи, радиолокации, ускорительной техники и микроволновок для кухни. Вторая группа — это приборы на новых принципах (гиротрон, виркатор и другие), обычно предназначенные для получения рекордных параметров мощности и частоты, например, для нагрева плазмы в Токамаке. А третья группа — это приборы, рассчитанные на продвижение в субмиллиметровый диапазон, то есть область весьма высоких частот и коротких длин волн. Ибо чем выше частота, тем шире канал связи. Приборы этой группы вынуждены иметь малые габариты, и для получения интересных мощностей они должны работать с электронными потоками большой плотности.

Требование малых габаритов и высоких плотностей тока недвусмысленно указывает на автоэлектронные катоды. Потому, что термоэлектронный катод не может при приемлемом сроке службы обеспечить такие плотности токов, да и габариты его уменьшить трудно. Автоэлектронный катод не требует нагрева, в хорошем вакууме он долговечен, отбор тока идет с острия, так что с плотностью дело тоже обстоит неплохо. Параметры автокатодов настолько соблазнительны, что их даже пытаются использовать в перечисленных выше классических приборах, вместо термокатодов. Поэтому последние десятилетия количество работ по термокатодам мало, а по автокатодам — велико. Основная проблема автокатодов — небольшой срок службы в плохом вакууме — бомбардировка ускоренными ионами разрушает катод.

Автокатоды по методу получения больших напряженностей поля можно разделить на две группы — классические, с остриями или лезвиями, и основанные на новых идеях. На обоих направлениях получены интересные результаты. Вот два довольно неожиданных примера. Если покрыть автокатод слоем фуллеренов С60, причем очень тонким, в два–три «шарика» толщиной, то устойчивость к ионной бомбардировке возрастает, но не потому, почему вы подумали. Ионы проходят сквозь слой фуллеренов, энергии-то у них хватает. Но атомы, которые они выбивают с поверхности катода, не улетают — слой фуллеренов отражает их обратно на катод. Это показали Г.Г. Соминский с соавторами из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого и Института кристаллографии. (ЖТФ, 2019, 2, 302)

А вот пример нахождения нового принципа создания высоких напряженностей поля. Если привести в контакт два материала с разными работами выхода, то образуется зона с высокой напряженностью поля и возникает автоэлектронная эмиссия. Это показали те же авторы. В качестве материалов с разными работами выхода они использовали гафний и платину, то есть два металла. Кстати, любопытно было бы попробовать использовать в качестве одного из материалов диэлектрик. (ЖТФ, 2019, 1, с. 142)