Miram Diagramm

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  • was ist das "effektives Austrittspotenzial" ?
  • wie kann man bei 70% Strom die Stromdichte verdoppeln?
  • was bedeuten die gestrichelten Kurven im Diagramm?

Im Miram Diagramm ist die Emission einer Kathode über der Kathodentemperatur dargestellt. Das Diagramm dient der Einstellung der optimalen Kathodentemperatur. Es wird aufgenommen, indem die zu untersuchende Kathode zunächst leicht überheizt wird, so dass die Emission raumladungsbegrenzt ist. Dann wird die Kathodentemperatur in Stufen langsam abgesenkt. Die Emission (der Kathodenstrom) bleibt dabei zunächst konstant. Erst wenn man in den temperaturbegrenzten Emissionsbereich der Kathode kommt, sinkt der Kathodenstrom. Die Kathode ist jetzt unterheizt. Man nennt die Messprozedur deshalb auch Unterheiztest. Die optimale Kathodentemperatur liegt genau im Übergangsbereich vom raumladungsbegrenztem zu temperaturbegrenztem Emissionsbereich.

Miram-Diagramm.png

Beurteilung der Kathodenqualität

Nimmt man mehrere Unterheizkurven bei jeweils verdoppelter Kathodenstromdichte auf und normiert diese entsprechend, dann sind nach [1] interessante Rückschlüsse auf die Kathodenqualität möglich.

Miram Plot.png
  • Im Raumladungsbereich ist eine horizontaler Kurvenverlauf zu erwarten. Ist das nicht der Fall, so könnte eine unterschiedlicher thermischer Ausdehnung zwischen Kathode und Wehnelt-Zylinder die Ursache sein.
  • Kathoden mit typischem effektiven Austrittspotenzial erfordern bei 70% Strom für eine Verdopplung der Stromdichte eine Temperaturerhöhung von 35K.
    • Wenn die Temperaturdifferenz im Sättigungsteil der Kurven dem Wert 35K nicht gleichmäßig entspricht, liegt eine Emissionsproblem vor.
    • Ein größerer Wert deutet darauf hin, dass das effektive Austrittspotenzial mit der Temperatur ansteigt.
  • Zeigt sich beim höchsten, gemessenen Strom ein Hysteresis-Effekt, so beeinflussen Restgase die Emission, die Ursache für Instabilitäten sein können.Wenn die Kurven sich im ganzen nach rechts verschieben und die Übergangszone zwischen Raumladungsbereich und Sättigungsbereich breiter wird, so liegt ein Emissions-Problem vor. Die Ursache kann sowohl Restgas sein, als auch ein Materialproblem der Kathode selbst [2]


Quellen:

[1] M.J. Cattelino, G.V. Miram, W.R. Ayers, IEDM. 1982, S.36-39
[2] H.Heynisch, Handbuch der Vakuumelektronik, 1989, S.113-114
[3] Datei:Klystron Cathodes Lifetime Experience Philips R.Bachmor.PDF