Kimball Physics ES-526 Y₂O₃ 盘阴极

产品介绍

Kimball Physics ES-526 Y₂O₃ 盘阴极由直径 1.22 mm(0.048 英寸)的氧化钇涂层铱盘组成,连接至直径 0.13 mm(0.005 英寸)的铱加热丝。该涂层阴极相当坚固,可为各种电子源应用提供稳定且均匀的电子发射。

铱盘通过单点焊接至铱加热丝,然后在盘表面涂覆氧化钇,形成单电位平面发射表面。盘通过流经加热丝的电流直接加热。由于加热电流不流过盘本身,能量展宽被控制在最低水平(<0.7 eV)。

ES-526 阴极结构可安装于标准 AEI 底座和 Kimball Physics CB-105 底座,也可提供定制和非标准底座。

操作处理

阴极较为脆弱,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。

ES-526 Y₂O₃ 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

存储与保护注意事项

应避免阴极受到机械或热冲击。请勿让任何物体直接接触阴极。

阴极在冷态下反复暴露于大气不会受损。然而,在温度超过 1300 K 时,铱会在水蒸气、空气或氧气存在下发生氧化,导致阴极寿命缩短。

为保持阴极结构的完整性,阴极应冷却至显著氧化发生温度以下(<1300 K)。冷却时间取决于电子枪结构及其温度。

阴极安装 / 散热

安装 ES-526 时,必须为阴极引脚和底座提供足够的散热/温度控制,否则阴极可能迅速烧毁。在阴极连接中,散热比导电性更重要。例如,建议使用粗铜引线(直径取决于引线长度),或采用固定底座的铜制安装结构。

操作规程

ES-526 Y₂O₃ 盘阴极专门设计为低输入功率器件,应由电压源而非电流源驱动。由于阴极表面积相对较小,功率损耗的主要途径是传导而非辐射。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。

在运行的前 20-30 分钟内,电子发射会有小幅波动,直至达到热平衡。随着安装柱结构温度升高,由于铱加热丝的电阻增加,加热电流和发射会相应降低。此外,在整个运行期间,阴极的物理变化(如蒸发和污染)会导致加热电流和发射进一步降低。

建议使用反馈控制:通过调节源电压以维持设定的发射电流值,实现恒定的电子发射。这是实现稳定束流电流和最长阴极寿命的推荐运行模式。Kimball Physics 可提供带反馈稳定发射电流控制的电源。

首次开启阴极

此程序适用于首次开启或长时间暴露于空气的阴极(尽管该阴极设计为启动时间极短)。

  1. 开启阴极电源,将加热电流增加至 3.7 至 4.0 A

  2. 监测加热电流、加热电压和真空压力

  3. 阴极加热时,由于阴极及周围结构放气,真空压力可能会有小幅上升

  4. 保持真空压力在 1×10⁻⁴ Torr 或更高

  5. 阴极电流达到 3.7-4.0 A 且真空压力稳定后,可施加引出电场,此时应可测量到电子发射

  6. 可通过增加或减少阴极源电压来改变电子发射

  7. 注意:阴极加热电流超过 4.2 A 可能导致阴极快速失效

后续开启与正常运行

保持在真空中或短时间暴露于空气的阴极,可几乎瞬间达到所需工作温度。

正常运行参数:

  • 源电压:1.0 V 至 1.2 V

  • 源电流:3.7 A 至 4.2 A

如需更高发射电流,可施加更高源电压,但阴极寿命会相应缩短。

关闭阴极

可缓慢或立即关闭加热电流。如前所述,在通气前,阴极及周围结构应冷却至 1300 K 以下。冷却时间从几分钟到一小时不等,取决于热量从结构中传导出去的速度。

寿命考虑

氧化钇涂层铱盘因辐射损失部分功率。因此,为达到所需的盘温度,铱加热丝必须达到更高的温度。盘的温度决定了其电子发射密度,这一关系可由理查森-杜什曼方程描述。

更高的铱加热丝腿温度使得蒸发导致的丝腿直径减小成为阴极寿命的决定性因素(假设寿命未因其他原因缩短)。


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