決定電子槍的發(fā)射能力和壽命的陰極

　　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。
　　
　　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。
　　
　　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，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。
　　
　　一般來說，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。