原文由 驰奔(srd2009) 发表:
上图是三极自给偏压发叉式钨丝阴极电子枪结构示意图,也是目前钨灯丝电镜普遍使用的电子枪,原理比较简单,不过多赘述。一般我们经常要更换的是阴极灯丝,灯丝有一定寿命因此是耗材,很多人关心到底能用多长时间,厂商的标准是一般正常使用50-80小时,也有人说可用200小时,更有甚者说可达2000小时!明白原理的会说:不好的话十几个小时就挂了,好的可达200小时。但相差悬殊的寿命说令很多人迷惑不解。下面希望和大家共同讨论一下有关问题!
首先介绍一下阴极
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。
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
为了简化问题,讨论灯丝寿命我们首先假设真空正常,因此如上所述,钨丝质量和其工作温度将对寿命起决定作用。钨丝质量一般不受操作者控制,以前国产灯丝所用钨丝都要进口,说明国产质量差,钨丝质量原因也是比较容易找到的,也就是在一定条件下,如果寿命都短,而换了另一批次,寿命正常了,钨丝质量问题不做过多讨论。现在需要讨论的是操作者如何控制灯丝工作温度?
三极电子枪要提供稳定的电流(电子束流),一般用在饱和点,这是众人皆知的,有的人说用在欠饱和点可以节省灯丝,过饱和点灯丝会比较费。是正确的,因为很明显,欠饱和点温度低,过饱和点温度高,温度越高灯丝寿命越短。也是可以在一定限度内节约灯丝,这种影响可能还不足以产生寿命的巨大差别。
先人的实验结果表明,灯丝在2600K时,寿命可达200小时,在2800K时,寿命骤减到5小时。可见我们正常使用饱和点对应的温度是很关键的,不仅仅是欠饱和和过饱和的影响。
现在假设我们调节饱和的手法是一定的,现在可以调节的是偏压电阻。偏压电阻为零,那么栅极偏压为零,我们无论如何找不到饱和点,也就是我们把灯丝烧化了,都找不到饱和点,电子枪无法稳定正常工作。
现在加大偏压电阻值,发现可以饱和,但需要把灯丝电压加的很高,意味着灯丝温度会很高。
也就是随着偏压电阻的增大,我们需要的饱和灯丝电压越来越低,灯丝工作温度越来越低。
可见我们的灯丝寿命随着偏压电阻的增大是增大的。
原文由 驰奔(srd2009) 发表:原文由 Frinight(hui7808) 发表:原文由 驰奔(srd2009) 发表:
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不过请允许我提问。
为什么会有《现在可以调节的是偏压电阻。偏压电阻为零,那么栅极偏压为零,我们无论如何找不到饱和点,也就是我们把灯丝烧化了,都找不到饱和点,电子枪无法稳定正常工作。》?
补一下自给偏压U,随着灯丝温度的提高,发射电流i逐渐加大,U=iR ( R--偏压电阻),偏压逐渐增加。
假设R=0,则U=0。如U=0,阴极发射就一直随温度增加而线性增加。