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决定电子枪的发射能力和寿命的阴极

发表时间:2011-02-28      点击次数:3224
  阴极是电子枪的关键部件之一,它决定电子枪的发射能力和寿命。目前世界上用于电子直线加速器上的电子枪,其阴极的形式多种多样,归纳起来可以有两种划分方法:
  
  直热式阴极多半采用纯钨作阴极材料,加热电流直接通过阴极。间热式阴极一般采用敷钍钨、敷氧化物、钪酸盐、六硼化镧阴极,它分为轰击型和加热型两种。
  
  1、轰击型:
  
  其加热方式是通过在热子(灯丝)和阴极之间加上几百乃至上千伏的轰击电压,在此电压下,从热子发射的电子轰击阴极,使阴极加热到一定温度后从其表面发射出大量电子来。
  
  2、加热型:
  
  这种阴极,化合物层固定在薄壁的底托上(镍管或钼管),底托下面放着耐热绝缘的螺旋钨丝。电流流过灯丝,灯丝烧热阴极,当阴极达到发射电子的温度时,就发射出电子来。
  
  阴极的材料及其工作温度对电子枪的发射能力和寿命有决定作用。阴极必须选用低逸出功的材料。阴极表面原子的外层电子,受到一定的热能或电能的激励后,会越出轨道的束缚而成为自由电子。
  
  热发射式电子枪的灯丝阴极一般是用钨丝制成的,必须靠电流将灯丝加热到一千度以上,灯丝发射电流密度与灯丝温度及灯丝材料的逸出功有关。
  
  以钨丝温度为例,其逸出功为4.55电子伏,在工作温度为2500K时,J=0.5安/厘米2。
  
  灯丝温度对电子的发射强度的影响是很大的。如果采用逸出功更小的阴极材料,在获得同样发射强度的条件下,还可大大降低灯丝温度。为了使阴极寿命尽可能的延长,要求材料有较高的熔点和较小的蒸发率,并且不容易受空气侵蚀而中毒。钨丝的熔点为3655K,在工作温度为2750K时,蒸发率为0.0043毫克/厘米•秒,钨丝的耐侵蚀性较强。氧化物阴极的逸出功更低,例如氧化钡的逸出功只有2.8电子伏,但其耐蚀性差,一般只适宜在10-5-10-6毫米汞柱的高真空下工作,在10-4毫米汞柱时,其发射本领显着下降,在10-3毫米汞柱下工作时,甚至会严重地中毒,不能再继续使用。
  
  场致发射式电子枪要求在阴极表面附近有大于106伏/厘米的强电场,提高阴极表面场强,是增大发射强度的有效途径。
  
  一般来说,电子枪的电流强度总在1毫安以上,脉冲电子流可达安培级,寿命在100小时以上。
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