Данная работа посвящена получению информации о возможностях совершенствования композитных катодов, изготовленных из терморасширенного графита (ТРГ) и получению информации о работе таких эмиттеров в электронно-оптической системе. Объектом исследования данной работы являются композитные полевые эмиттеры, составленные из частиц терморасширенного графита. Отличительной особенностью таких эмиттеров является наличие на поверхности выступа треугольной формы. Расчеты показали, что оптимальной формой выступа на катоде является равнобедренный треугольник с высотой равной 1,5 ± 0,2 мм, шириной основания - 1,5 ± 0,2 мм и радиусом скругления вершины меньше 20 мкм. Испытанные композитные катоды позволяют получать токи эмиссии ориентировочно до 20–30 мА, достаточные для обеспечения работы некоторых типов субтерагерцовых СВЧ приборов, в том числе, диагностических гиротронов. Для расчета оптимальной геометрии использована прикладная программа Comsol Multiphysics. Представляется необходимым продолжить исследование углеродных композитных катодов, уделив особое внимание рассмотрению возможностей повышения однородности эмитированного катодами потока электронов.

The given work is devoted to obtaining information on the possibilities of improving composite cathodes made of thermally expanded graphite (TEG) and obtaining about on the operation of such emitters in an electron-optical system. The object of study in this work are composite field emitters composed of particles of thermally expanded graphite. A distinctive feature of such emitters is the presence of a triangular protrusion on the surface. Calculations have shown that the optimal shape of the protrusion on the cathode is an isosceles triangle with a height of 1.5 ± 0.2 mm, a base width of 1.5 ± 0.2 mm, and a radius of rounding of the apex of less than 20 μm. Tested composite cathodes make it possible to obtain emission currents of approximately 20–30 mA, sufficient to ensure the operation of certain types of subterahertz microwave devices, including diagnostic gyrotrons. The Comsol Multiphysics application program was used to calculate the optimal geometry. It seems necessary to continue the study of carbon composite cathodes, paying special attention to considering the possibilities of increasing the uniformity of the electron flow emitted by the cathodes.