Kimball Physics ES-064 氧化钡阴极

产品介绍

Kimball Physics ES-064 是一款低发光的氧化钡(BaO)阴极。该阴极结构由氧化钡涂层盘(直径 0.048 英寸 / 1.22 mm)组成,通过钨丝加热盘直接加热,并安装于标准 AEI 底座或 Kimball Physics 紧凑型陶瓷底座上。

操作处理

阴极结构较为脆弱,操作时须格外小心。请勿触碰阴极结构本身,只能接触阴极底座。

氧化钡盘阴极在真空清洁状态下发货。操作阴极时,建议佩戴洁净室手套,以防止表面沾染指纹或其他污染物。

从紫色运输容器中取出阴极组件的步骤:

  1. 将紫色底座置于水平台面上

  2. 握住运输容器下部(紫色部分),旋松上盖(有机玻璃),垂直向上取下,以避免触碰阴极

  3. 松开十字槽螺丝,释放阴极上的固定夹

  4. 小心取下阴极组件

存储与保护

为保护发射表面涂层在储存和运输过程中不受损坏,阴极以非激活形式(碳酸盐)发货,用户需进行一次性激活

阴极不应受到机械或热冲击,以免损坏发射表面。

激活后注意事项:阴极激活后,应避免暴露于空气中。暴露于空气会使氧化物形成水合物,导致氧化钡剥落。如需暴露于空气中,应尽快将阴极恢复至真空环境,或置于清洁干燥的环境中(例如带有干燥剂的密封塑料盒内)。

激活程序

激活过程包括:将碳酸盐转化为氧化物、从金属-氧化钡界面释放钡,以及游离钡的扩散。ES-064 阴极需按以下步骤进行一次性激活:

激活前准备

  1. 确保初始真空度达到 1×10⁻⁷ Torr 或更高

    • 真空度低于 10⁻⁷ Torr 可能导致阴极中毒

    • 注意:在所有激活步骤中密切监控真空度。虽然此处给出的源电流值通常作为操作基准,但仍假设阴极由电压源驱动。

步骤 1:将碳酸盐转化为氧化物

a) 在未施加引出电压的情况下,在 20 分钟(或更长时间) 内将阴极加热电流从 0 逐渐增加至 2.18 A,同时监测压力以允许除气。真空度不得低于 1×10⁻⁶ Torr。达到 1.5 A 后,需缓慢进行,特别是在 1.9 A 附近及阴极开始发红之前,可能会观察到显著的压力上升。在 2.18 A 时,阴极亮度温度约为 1175 K。

b) 在 2.18 A 下保持 5 分钟,使 BaO 形成。转换完成后,压力应再次下降。

步骤 2:产生游离钡

a) 缓慢将阴极加热电流升至 2.27 A(亮度温度 1275 K),产生游离钡。可能会有短暂的压力升高。

b) 在此温度下保持 30 分钟

步骤 3:最终激活

注意:在较高温度下,加热电流的微小变化对发射电流的影响更大。

a) 逐渐施加 DC 引出电压,持续 1 分钟,使阴极发射电流达到正常工作发射电流的 约 110%。压力不得超过 1×10⁻⁶ Torr。

b) 缓慢将阴极加热电流降至 2.05 A 至 2.15 A 之间(亮度温度 1050 K 至 1150 K),这是该阴极的正常工作范围。

c) 按照操作规程关闭阴极。

操作规程

ES-064 阴极的操作需要密切关注阴极加热电流、阴极发射电流及腔室压力,但应由电压源而非电流源驱动。电流源会导致阴极温度、电阻和电压不稳定上升,从而导致加热丝过早烧断。当由电压源驱动时,随着阴极温度和电阻升高,加热电流会随时间降低,从而实现稳定的功率条件。

1. 开启阴极

a) BaO 阴极工作的推荐真空度为 5×10⁻⁷ Torr 或更高

b) 建立 DC 引出电压,以便在增加阴极加热电流时监测阴极发射电流

c) 逐渐将阴极加热电流增加至 2.05 A,速度需足够缓慢,以保持压力低于 1×10⁻⁶ Torr。如果没有或仅有极少量阴极发射电流,则继续以 0.01 A 为步进增加阴极加热电流,直至观察到发射电流突然上升。该现象应在 2.20 A 以下发生

d) 一旦观察到显著发射电流,根据需要将阴极加热电流降低至 2.05 A 至 2.15 A 之间,以获得所需的发射电流。阴极在最初半小时内可能会有轻微漂移

 


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