利用四极质谱计研究浸渍阴极的热蒸发特性

2010-02-05 王鹏翔东南大学电子科学与工程学院

　　热阴极是电真空器件的心脏，广泛的应用在微波管、行波管等器件中。热阴极中活性物质的蒸发特性对于研究热阴极的性能、评价阴极寿命及改进其制作工艺都有着重大的意义。因此研究阴极的蒸发特性很有必要性。本文利用四极质谱计（QMS）研究浸渍阴极的热蒸发特性。

1、几种常用的测量阴极蒸发的方法

　　阴极活性物质的蒸发是电真空器件中的一个严重问题。它不仅直接影响阴极自身的寿命，而且当活性物质蒸发到其它零件上时，会降低绝缘，增加漏电，引起栅极发射，改变接触电位差等，从而影响器件的特征和参数。所以测量阴极的蒸发性能很有必要。目前的测量方法有Becker法，接触电位移法、光学比较法、放射性同位素法、化学光谱分析法、质谱分析法、俄歇电子分析法和晶体振荡法。

　　Becker法是1929 年Becker 发表过的，通常思维方式是在对着负极上边放在一些钨（W）带,负极多效蒸馏的钡共价键多效蒸馏在钨带电池会使钨带产生热网上火箭放射。钨带的火箭放射工作直流电成抛物线规划，当吸收在钨带电池的钡共价键做到单网上层阶段，钨带的火箭放射工作直流电很大。此技术可预估出负极的多效蒸馏数率。　　这款措施特点是直接费用低、轻易进行，劣势是只会自动测量Ba 共价键的量，的影响的因素非常多，偏差比较大。之后1985 年Free, Meadows 和Jaafari 完善了Becker法，可能此外检验Ba 和Bao。　　光谱图仪图介绍一下介绍一下法就凭借产品的优点和问题光谱图仪图介绍一下介绍产品型式或在测量物理的的成份的步骤。实际上的是将灯源光辐射出的待测营养无素的优点和问题光谱图仪图介绍一下顺利通过检样的水汽中待测营养无素的基态分子所吸收率，由使用光谱图仪图介绍一下被降低的程度较，接着求得检样中待测营养无素的份量。这步骤缺陷：是需要检查钡和空气氧化钡中钡营养无素的消耗量。俄歇网上介绍一下法（AES）凭借俄歇网上能谱介绍一下仪对水汽完成的的成份介绍一下。AES在测量汽化的关键操作过程是使汽化物的堆积在多种物料的衬底上，再凭借AES的明确、降钙素原判断介绍一下功能在测量汽化物的的的成份和量，还能取到汽化浓度。适用性于轻营养无素的介绍一下。优点和问题有迅敏度大，判断区间宽，明确降钙素原判断介绍一下。缺陷：都是能介绍一下出汽化的气味的的成份。　　晶状体震荡法是用晶状体震荡器来自动测量晶振片的汽化物资量。运用石英砂多晶体晶状体的光电探测器现象，将落在石英砂多晶体晶振片上的汽化物构成的自动化过载转变为谐振频繁的变迁，按照方便易行计算的检则出的谐振频繁的变迁就可能够汽化波特率。优越性是方便易行、最易进行。弱点是测下来的是汽化物的周转量，无法分清各方面物资含量、比例图，不有着实时更新检则的特性。晶振片较近持续高温金属电极时受过热影响试验现象，以便避免热影响试验引起的差值，改良技术性测试英文软件的模式看得出了技术性测试英文软件模式。　　质谱研究法是用高网上来挤压气态大碳水分子或共价键,使气态大碳水分子或是共价键电离，将电离的正化合物线速度集焦做好研究器,各式正化合物在研究器中按质荷比做好脱离，能够质谱图。它还具有自测线速度更快。、基本操作简洁明了、敏锐度中等职业的优点，就可以分别各式汽化物和区域的气体基本成分，且坐到可及时探测。

　　利用质谱分析的方法可以方便地研究阴极材料的蒸发特性，极大的推动了阴极材料的研究工作。例如：Plumlee 利用质谱计测量到阴极产生的O₂, H₂O, H₂, CO 和CO₂气体，与Wooten等人对比下，说明在BaO-SrO 层在阴极加热的时候一定会发生分解。

　　上述情况说明，本科学实验挑选质谱阐述法分析分析浸渍金属电极的热减压蒸馏特征。

2、实验系统

　　本实验系统组成部分有：真空系统、四极质谱计、光学高温计、计算机、阴极加热电源。四极质谱计为德国Pfeiffer公司的PrismaTM Quadrupole mass spectrometer（QMS 200）。采用光学高温计测量阴极的温度，型号为WGG2-201。真空系统结构如图1 所示：

　　如图已知1如图所示，负极试品装设在支马路上。本职本职工作形成的汽化物会能够阳极片上的的小圆孔开始QMS 的探测器实现浅析。负极和阳极长间距约有在300μm。钽金属质制出的阳极钢板厚度合适在2mm左右侧。阳极片上的小圆孔的内径约有为1.5mm。四极质谱计的探测器正朝着着的小圆孔左下方，长间距稳定平衡。　　本测试过程论文检测了热金属电极的热蒸发掉特征。

3、蒸发实验和结果分析

3.1、阴极的分解与激活

　　为了获得稳定而较高的发射性能，在测试阴极前，需要对阴极进行分解和激活。先将真空系统进行抽真空，抽取一定时间（2 天）后，真空度达到一定程度（10^-8～10^-9mbar）。此时对真空系统进行烘烤加热除气，烘烤温度在210℃左右，烘烤30 小时。烘烤结束后，系统的真空度在不开四极质谱计（QMS）的情况下可达10^-11mbar 数量级；在开四极质谱计情况下，系统的真空度也能达到10^-9～10^-10mbar 数量级。

　　在烘烤结束后就可以进行阴极的分解和激活，激活过程采取热激活。主要过程和要求：要求系统的真空度始终要高于10^-6mbar 的前提下，缓慢提高加热电流，直到阴极温度达到1200℃。此后30 分钟保持加热电流不变。此后即认为阴极已经激活完毕，获得了稳定而较高的发射性能。