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電子槍的陰極

更新時(shí)間:2011-04-25      點(diǎn)擊次數(shù):6266
電子槍:
       無(wú)論那種類型的電子槍,它們均由電子的發(fā)射極——陰極、電子注形狀的限制極——聚焦極和電子的加速引出極——陽(yáng)極三部分組成。不同環(huán)境下使用的電子槍其結(jié)構(gòu)會(huì)是多種多樣的,但是其基本組成部分是不變的。在工作中通常聚焦極的電位等于或接近于陰極電位,用以限制電子注的形狀,而在陰極和陽(yáng)極之間加上加速電壓(陽(yáng)極電壓)。當(dāng)電子從陰極發(fā)射出來(lái),將與由上述電極和電子注本身的空間電荷建立的靜電場(chǎng)發(fā)生作用,形成具有一定形狀的電子注,并從陽(yáng)極孔射出以供使用。這種電子槍的工作原理與一般二極管相似,所以人們也稱其為二極槍。
 

電子槍的陰極:

  陰極是電子槍的關(guān)鍵部件之一,它決定電子槍的發(fā)射能力和壽命。目前世界上用于電子直線加速器上的電子槍,其陰極的形式多種多樣,歸納起來(lái)可以有兩種劃分方法:
 

  直熱式陰極多半采用純鎢作陰極材料,加熱電流直接通過(guò)陰極。間熱式陰極一般采用敷釷鎢、敷氧化物、鈧酸鹽、六硼化鑭陰極,它分為轟擊型和加熱型兩種。

1、轟擊型:

  其加熱方式是通過(guò)在熱子(燈絲)和陰極之間加上幾百乃至上千伏的轟擊電壓,在此電壓下,從熱子發(fā)射的電子轟擊陰極,使陰極加熱到一定溫度后從其表面發(fā)射出大量電子來(lái)。

2、加熱型:

  這種陰極,化合物層固定在薄壁的底托上(鎳管或鉬管),底托下面放著耐熱絕緣的螺旋鎢絲。電流流過(guò)燈絲,燈絲燒熱陰極,當(dāng)陰極達(dá)到發(fā)射電子的溫度時(shí),就發(fā)射出電子來(lái)。
 
  陰極的材料及其工作溫度對(duì)電子槍的發(fā)射能力和壽命有決定作用。陰極必須選用低逸出功的材料。陰極表面原子的外層電子,受到一定的熱能或電能的激勵(lì)后,會(huì)越出軌道的束縛而成為自由電子。
 
  熱發(fā)射式電子槍的燈絲陰極一般是用鎢絲制成的,必須靠電流將燈絲加熱到一千度以上,燈絲發(fā)射電流密度 與燈絲溫度 及燈絲材料的逸出功有關(guān)。
 
  以鎢絲溫度為例,其逸出功為4.55電子伏,在工作溫度為2500K時(shí),J=0.5安/厘米2。
 
  燈絲溫度對(duì)電子的發(fā)射強(qiáng)度的影響是很大的。如果采用逸出功更小的陰極材料,在獲得同樣發(fā)射強(qiáng)度的條件下,還可大大降低燈絲溫度。為了使陰極壽命盡可能的延長(zhǎng),要求材料有較高的熔點(diǎn)和較小的蒸發(fā)率,并且不容易受空氣侵蝕而中毒。鎢絲的熔點(diǎn)為3655K,在工作溫度為2750K時(shí),蒸發(fā)率為0.0043毫克/厘米•秒,鎢絲的耐侵蝕性較強(qiáng)。氧化物陰極的逸出功更低,例如氧化鋇的逸出功只有2.8電子伏,但其耐蝕性差,一般只適宜在10-5-10-6毫米汞柱的高真空下工作,在10-4毫米汞柱時(shí),其發(fā)射本領(lǐng)顯著下降,在10-3毫米汞柱下工作時(shí),甚至?xí)?yán)重地中毒,不能再繼續(xù)使用。
 
  場(chǎng)致發(fā)射式電子槍要求在陰極表面附近有大于106伏/厘米的強(qiáng)電場(chǎng),提高陰極表面場(chǎng)強(qiáng),是增大發(fā)射強(qiáng)度的有效途徑。
 
  一般來(lái)說(shuō),電子槍的電流強(qiáng)度總在1毫安以上,脈沖電子流可達(dá)安培級(jí),壽命在100小時(shí)以上。

了解的電子槍陰極的重要性,很好的保障它的質(zhì)量,在這個(gè)部位做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作,對(duì)使用者非常關(guān)鍵。
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