Žhavená katoda
Moderátor: Moderátoři
Změřit to bude obtížné - elektrické pole jen odhaduju - je silně závislé na dalších parametrech jejiž měření nejsem schopen provést. Jde mi o to co nejvěrněji to popsat, aby řídicí obvod (doufám dostatečně robustní) mohl pracovat s modelem (na němž bude laděný) stejně tak dobře jako se skuterčným rezonátorem.Crifodo píše:potom napiš, jak se ti změřený výsledky shodly s výpočtem.
Každopádně během příštího týdne se pokusím dát rovnice do kupy a předložím je ke kritice...
Vtipné na tom vše je to, že páni vědci tento problém obcházejí zmatečným popisem, který nemá solidní závěr nebo uvedou jen rovnici pro výpočet emise (Richardsonův zákon) a zbytek okecají... Holt něco jiného je problém popsat a něco jiného je ho řešit.
PS: Děkuji tímto bastlírně neb ta mě přivedla na díru v mém myšlení v této problematice (především ZdenekHQ, který založil vlákno o problematice katody).
Cern nezklamal a LHC funguje - dal jsem nějaké info do rubriky nezařaditelné.vladom píše:..Po večerech vyrábím urychlovač.
Cern zklamal, Cust vyvede Čechy na výsluní a konečně tomu přijde na kloub
K výpočtům, něco jsem zesmolil, ale nebyl moc čas na revizi, takže je to psáno tak, jak plynuly myšlenky. Nicméně předávám ke kritice již teď .
Díky P.
- Přílohy
-
- rezonátor2.pdf
- (163.99 KiB) Staženo 132 x
Nevím, jak moc je odpor Ta zanedbatelný oproti LaB6, ale jestli není, tak se to bude ohřívat ještě od proudu tekoucího těmi držáky. Neodhadnu to, nejspíš je to zbytečná připomínka.
Naposledy upravil(a) piitr dne 16 lis 2010, 14:59, celkem upraveno 1 x.
Proud na jednom konci je I_heat, na druhém I_heat+I_0.
Označím x pozici na katodě od 0 do 1.
Proud na dané pozici zapíšu jako:
I = I_heat + I_0 * x
Spočítám výkon:
\rho = dR / dx
P = int_0^1 \rho * I^2 * dx
P = \rho * (I_heat^2 + I_heat*I_0 + I_0^2/3)
P_heat = P, je-li I_0 = 0
P_heat = \rho * I_heat^2
\rho = P_heat / I_heat^2
P = P_heat * (1 + k + k^2/3); kde k=I_0/I_heat
P_Joule = P - P_heat = P_heat * k * (1 + k/3)
Označím x pozici na katodě od 0 do 1.
Proud na dané pozici zapíšu jako:
I = I_heat + I_0 * x
Spočítám výkon:
\rho = dR / dx
P = int_0^1 \rho * I^2 * dx
P = \rho * (I_heat^2 + I_heat*I_0 + I_0^2/3)
P_heat = P, je-li I_0 = 0
P_heat = \rho * I_heat^2
\rho = P_heat / I_heat^2
P = P_heat * (1 + k + k^2/3); kde k=I_0/I_heat
P_Joule = P - P_heat = P_heat * k * (1 + k/3)
Já teda nevím, jak to máš přesně smontované, ale počítám to jako drát, kterým teče žhavící proud oběma konci a užitečný proud, který vtéká jen jedním koncem a po cestě se rovnoměrně ztrácí. Možná to není správné přiblížení.
Ještě mi došlo, že ten výpočet výše platí jen tehdy, když ten I_heat je konstantní, tedy žhavení je buzeno ze zdroje proudu. Jenže ono klasicky to asi spíš bude zapojené tak, že žhavení je připojené na zdroj napětí a žhavící proud se proudem I_0 trochu snižuje. Pak je ten výpočet složitější, takže ho nebudu psát, ale vychází mi:
k = I_0 / I_heat
P_Joule = P_heat * k^2 / 12
Přitom I_heat je žhavící proud tehdy, kdy je I_0 = 0. Při I_0 > 0 žhavící proud klesne, ale s tím už se ve vzorci počítá a za I_heat se pořád dosazuje ta původní hodnota.
Pokud to bude buzené ze zdroje s nějakým odporem, tak to asi bude něco mezi těmito případy, takže je klidně možné, že se dostaneš na tu konstantu 0,8. Já právě nevím, jak jsi k ní došel, tak nemohu soudit. Jestli je to empiricky stanovená hodnota, tak asi bude lepší než ty moje odhady. Taky nevím, jak to vlastně máš zapojené, takže mě ber s rezervou.
Ještě mi došlo, že ten výpočet výše platí jen tehdy, když ten I_heat je konstantní, tedy žhavení je buzeno ze zdroje proudu. Jenže ono klasicky to asi spíš bude zapojené tak, že žhavení je připojené na zdroj napětí a žhavící proud se proudem I_0 trochu snižuje. Pak je ten výpočet složitější, takže ho nebudu psát, ale vychází mi:
k = I_0 / I_heat
P_Joule = P_heat * k^2 / 12
Přitom I_heat je žhavící proud tehdy, kdy je I_0 = 0. Při I_0 > 0 žhavící proud klesne, ale s tím už se ve vzorci počítá a za I_heat se pořád dosazuje ta původní hodnota.
Pokud to bude buzené ze zdroje s nějakým odporem, tak to asi bude něco mezi těmito případy, takže je klidně možné, že se dostaneš na tu konstantu 0,8. Já právě nevím, jak jsi k ní došel, tak nemohu soudit. Jestli je to empiricky stanovená hodnota, tak asi bude lepší než ty moje odhady. Taky nevím, jak to vlastně máš zapojené, takže mě ber s rezervou.
-
tomasjedno
- Příspěvky: 5634
- Registrován: 11 říj 2008, 02:00
- Bydliště: ZZ9 Plural Z Alpha
Re: Žhavená katoda
Základní model máš.Cust píše: Katodu provozuji při 2000 °C v elektrické poli 25 MV/m - tedy jasný výpočet emise dle Schottkyho.
Ochlazování katody bude způsobené:
1. radiací - Steffan-Boltzmann
2. kondukcí - držák katody je připevněn k chladné mědi
3. emisí elektronů - elektrony musí překonat "energetickou bariéru" (binding energy)
Ohřev katody:
4. Jouleovo teplo - způsobené průchodem emitovaných elektronů napříč katodou
5. urychlené elektrony - elektrony stáčené ke katodě dopadají i na katodu a přihřívají ji
Otázky jsou tedy dvě konkrétní:
- nezapoměl jsem na něco?
Kdybych ten problém řešil já, asi bych v tuhle chvíli sednul do laborky a měřil, měřil - oměřil závislosti charakteristik na všech vnějších podmínkách. Vznikne ti nějaká n-dimenzionální matice, a na té bych vhodně volenou chybovou funkcí testoval hypotézu, s hledáním co nejlepší shody modelu s realitou, varírováním parametrů.
K něčemu bych se dobral - buďto by mě výsledek uspokojil (což asi první model ne), anebo bych se zahloubal nad tím, jakou funkci tam přidat pro zlepšení shody, přičemž bych nutně nemusel mít pro tu funkci hned po ruce fyzikální vysvětlení - to by se hledalo, až když by se ukázal její podstatný přínos.
P.S. Jinak k otázce, jestli jsi něco nezapomněl? Určitě třeba nebude teplota katody po celém povrchu konstantní. Pokud je to přímo žhavená katoda, nebude po celé délce konstantní ani proud katodou ani el. pole v jejím okolí.
Máš pravdu, bohužel měření o kterém píšeš by vyžadovalo stavbu vakuové komory a výrobu vakuových průchodek. Stavby přesného teploměru na vysoké teploty s materiálů s nízkou tenzí par.
Ne že by to byl problém, ale bohužel na to není momentálně čas.
Jde o vytvoření představy/modelu, který jakž takž bude odpovídat skutečnosti. Porovnávat se skutečností budu pak regulátor. Tedy model není cílem, jen cestou jak regulátor korektně nastavit před prvním experimentem.
Spíše mi šlo o to, jestli tam (v přiloženám pdf) není nějaká zásadní bota nebo nedostatek. Zjednodušení a zanedbání některých (dle mě málo významných) vlivů jsem si vědom.
Krom toho už dnes výpočet modelu celého zařízení trvá 3e+8 krát delší dobu než je skutečný čas děje, takže výpočetní doba už by se neměla dále moc prodlužovat, abych se ještě letos dočkal nějakého výsledku (ty jo, kdyby mě během toho vypli proud, tak se asi pos...).
Ne že by to byl problém, ale bohužel na to není momentálně čas.
Jde o vytvoření představy/modelu, který jakž takž bude odpovídat skutečnosti. Porovnávat se skutečností budu pak regulátor. Tedy model není cílem, jen cestou jak regulátor korektně nastavit před prvním experimentem.
Spíše mi šlo o to, jestli tam (v přiloženám pdf) není nějaká zásadní bota nebo nedostatek. Zjednodušení a zanedbání některých (dle mě málo významných) vlivů jsem si vědom.
Krom toho už dnes výpočet modelu celého zařízení trvá 3e+8 krát delší dobu než je skutečný čas děje, takže výpočetní doba už by se neměla dále moc prodlužovat, abych se ještě letos dočkal nějakého výsledku (ty jo, kdyby mě během toho vypli proud, tak se asi pos...).
Re: Žhavená katoda
To bylo základní zjednodušení celého modelu - katoda je bodová (pro výpočet trajektorie elektronů). Jinak bych se nikdy výsledku nedočkal (i když výpočetní čas by rostl jen kvadraticky).tomasjedno píše: P.S. Jinak k otázce, jestli jsi něco nezapomněl? Určitě třeba nebude teplota katody po celém povrchu konstantní. Pokud je to přímo žhavená katoda, nebude po celé délce konstantní ani proud katodou ani el. pole v jejím okolí.
Piitr, díky za výpočet, hodnota moje je stanovená empiricky (hrubý odhad). Katoda je napájena z velmi přesného zdroje ss proudu, který stal několik mých výplat .
Nad výpočtem se ještě zamyslím... Snad to bude přesnější - nicméně drát to není, je to váleček a proud se přivádí po celé válcové ploše jen čela jsou uvolněny - emise.
.Nad výpočtem se ještě zamyslím... Snad to bude přesnější - nicméně drát to není, je to váleček a proud se přivádí po celé válcové ploše jen čela jsou uvolněny - emise.