空心阴极电子枪

原子吸收分光光度计中空心阴极灯嘿，大家好，今天咱们聊聊原子吸收分光光度计里的那位明星，空心阴极灯。

听名字就有点神秘对吧？想象一下，在科学实验室里，这个小家伙闪闪发光，简直像个派对上的亮点，时刻准备着为咱们揭示那些藏在样品背后的秘密。

空心阴极灯，这玩意儿可不是普通的灯泡。

它里面是个“空心”的小金属管，里边装着气体，这个气体可不是一般的气，经过电流的刺激，灯管就会发出光。

这光是特别的，能让咱们测量样品中金属元素的浓度。

就像是你在朋友聚会上，突然被问到哪个队伍最强，没关系，凭借直觉答上来就是了。

但这里，我们可得用科学的“直觉”来搞定。

这个灯怎么运作呢？简单来说，当灯通电后，气体里的原子被激发，然后就开始发光。

咱们的目标是让它发出特定波长的光，这样才能“照亮”我们想要的金属元素。

你看，感觉就像是为某个秘密侦探故事设定了完美的背景音乐，灯一闪，秘密就揭晓了。

这种光，咱们称之为“谱线”。

不同的金属元素有不同的谱线，咱们可以通过测量吸收的光量，得出它们的浓度。

说到这里，可能有些小伙伴会想，为什么叫“空心阴极灯”呢？这名字听上去挺复杂。

其实很简单，空心指的就是那根小管子里是空的。

阴极则是它的电极，充电的时候，电子从这个电极流出，跟气体里的原子碰撞。

咱们常说，科学其实是无处不在，连这小小的灯泡都能让我们理解物质的奥秘，真是太酷了。

这个空心阴极灯可不止一个品种。

根据需要的金属元素不同，咱们可以选择不同材质的灯管。

比如说，如果要测量铅，那就得用铅灯。

如果要检测铜，那就得用铜灯。

简直像是给每种金属准备了专属的“发光伴侣”，让它们在实验室里闪耀出最美的一面。

大家可能也会好奇，这玩意儿的使用寿命怎么样。

实际上，空心阴极灯是有寿命的，通常在几百小时左右。

使用一段时间后，灯管里的气体会逐渐耗尽，光亮也会变得暗淡，影响实验结果。

就像一部好电影，重复播放多了，也会失去最初的那份惊喜。

不过别担心，更换个灯管就好了，继续开演。

说到维护，这个小家伙其实也需要一些“呵护”。

(10)授权公告号 CN 202201959 U(45)授权公告日 2012.04.25C N 202201959 U*CN202201959U*(21)申请号 201120286047.0(22)申请日 2011.07.30C23C 14/35(2006.01)(73)专利权人中山弘建地址日本国东京都稻城市矢野口1716-1(72)发明人中山弘建(74)专利代理机构东莞市中正知识产权事务所44231代理人徐康(54)实用新型名称一种LaB 6空心阴极电子枪多功能离子镀膜机(57)摘要本实用新型涉及一种LaB 6空心阴极电子枪多功能离子镀膜机。

现有复合离子镀膜机没有解决膜层中的大颗粒问题，离化率低。

本实用新型由LaB 6空心阴极电子枪、八角形真空室、集束线圈、辅助阳极、长方形法兰、多弧阴极靶、磁控溅射靶、抽气口、高阀、分子泵、粗抽泵和维持泵构成。

八角形真空室上部中心处设置有LaB 6空心阴极电子枪，上下部边缘设置有集束线圈，真空室通过抽气口与高阀相连，高阀底部与分子泵相连，分子泵前级与维持泵相连，炉体底部与粗抽泵相连。

真空室侧面六个面设置有长方形法兰，其余两个面设置有观察窗和抽气口；真空室内部设置有工件转架和加热器，底面中心处设置有辅助阳极。

改善了离子镀镀膜产品品质，提高了生产效率。

(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页1.一种LaB6空心阴极电子枪多功能离子镀膜机，其特征在于它由LaB6空心阴极电子枪(1)、八角形真空室(2)、上集束线圈(3)、下集束线圈(4)、辅助阳极(9)、长方形法兰(5)、多弧阴极靶(7)、磁控溅射靶(8)、抽气口(10)、高阀(11)、分子泵(12)、粗抽泵(13)和维持泵(14)构成，LaB6空心阴极电子枪(1)设置在八角形真空室(2)上部中心处，上集束线圈(3)设置在八角形真空室(2)上部边缘，下集束线圈(4)设置在八角形真空室(2)下部边缘；八角形真空室(2)通过抽气口(10)与高阀(11)相连接，高阀(11)底部与分子泵(12)连接，分子泵(12)前级与维持泵(14)连接，炉体底部与粗抽泵(13)连接；八角形真空室(2)侧表面其中六个面设置有长方形法兰(5)，在长方形法兰(5)上设置有孔，可根据需要配置装有多弧阴极靶(7)或磁控溅射靶(8)的模板，八角形真空室(2)侧表面的其余两个面设置有观察窗及抽气孔；八角形真空室(2)内部设置有工件转架(6)和加热器，八角形真空室(2)内底部中心处设置有辅助阳极(9)。

硕士文献综述金属管内壁涂层方法及模拟研究硕士生学号指导教师教授学科专业机械工程及自动化学院2014年11月金属管内壁涂层方法及模拟研究目录摘要 ............................................................................................ 错误！未定义书签。

Abstract (2)1. 引言 (2)2. 金属管内表面涂层技术发展 (3)2.1电镀 (3)2.2 激光强化处理 (4)2.3 等离子体表面改性 (4)2.3.1 物理气相沉积 (4)2.3.2 等离子体增强化学气相沉积 (8)2.3.3 离子注入............................................................... 错误！未定义书签。

2.3.4 其他...................................................................... 错误！未定义书签。

3. 空心阴极放电 (13)3.1 空心阴极效应 (13)3.2 电子钟摆理论 (14)3.3 空心阴极放电区域的分布 (15)4. 管筒内表面等离子体动力学行为数值仿真 (16)4.1 解析模型 (16)4.2 流体模型 (17)4.3 PIC方法 (18)4.4 Monte Carlo方法 (19)4.5 PIC/MC方法 (19)4. 小结 (19)5. 参考文献................................................................................. 错误！未定义书签。

摘要：管筒件内表面处理一直是等离子体表面改性领域的难题，特别是内径较细、长径比较大及变径的管件，等离子体难以进入管件内部，因而处理难度较大。

本文综述了目前管筒件内表面处理的各种方法及发展现状，着重介绍空心阴极等离子体源内表面改性法。

电子枪的工作原理
电子枪是一种能够产生电子束并将其加速的装置，主要由阴极、阳极和聚束系统组成。

首先，电子枪中的阴极会发射出电子。

这个过程通常通过加热阴极，使其达到一定温度来实现。

阴极材料通常是碱金属或碱土金属。

一旦加热后，电子就会从阴极表面释放。

接下来，根据应用需求，电子枪可以通过不同的方式将电子束进行聚焦和加速，例如在电子枪上设置一系列的电场和磁场。

这些电场和磁场会使得电子束变得更加集中和高速。

聚束系统通常由电极和磁铁构成。

最后，阳极引导电子束到达目标区域，完成特定任务。

在一些应用中，阳极可能是一个金属靶，以便电子束与其相互作用产生所需的效果。

而在其他应用中，阳极则是一个集电器，负责收集电子束中的电子。

总的来说，电子枪的工作原理是利用加热的阴极产生电子，并通过聚束系统对电子束进行加速和聚焦，最后将电子束引导到特定目标区域完成相应的任务。

真空镀膜技术的现状及发展薄膜是一种物质形态，它所使用的膜材料非常广泛，可以是单质元素或者化合物，也可以是无机材料或者有机材料。

薄膜与块状物质一样，可以是单晶态的，多晶态的或者非晶态的。

近年来功能材料薄膜和复合薄膜也有很大发展。

镀膜技术及薄膜产品在工业上的应用非常广泛，特别是在电子材料与元器件工业领域中占有及其重要的地位。

镀膜方法可以分为气相生成法，氧化法，离子注入法，扩散法，电镀法，涂布法，液相生长法等。

气相生成法又可分为物理气相沉积法，化学气相沉积法和放电聚合法等。

真空蒸发，溅射镀膜和离子镀等通常称为物理气相沉积法，是基本的薄膜制备技术。

它们都要求淀积薄膜的空间要有一定的真空度。

所以，真空技术是薄膜制作技术的基础，获得并保持所需的真空环境，是镀膜的必要条件。

真空系统的种类繁多。

在实际工作中，必须根据自己的工作重点进行选择。

典型的真空系统包括：获得真空的设备 (真空泵) ，待抽空的容器 (真空室) ，测量真空的器具(真空计) 以及必要的管道，阀门和其它附属设备。

1 真空蒸发镀膜法真空蒸发镀膜法是在真空室中，加热蒸发容器中待形成薄膜的原材料，使其原子或者份子从表面气化逸出，形成蒸汽流，入射到固体 (称为衬底或者基片) 表面，凝结形成固态薄膜的方法。

真空蒸发镀膜又可以分为下列几种：1 ．1 电阻蒸发源蒸镀法采用钽，钼，钨等高熔点金属，做成适当形状的蒸发源，其上装入待蒸发材料，让气流通过，对蒸发材料进行直接加热蒸发，或者把待蒸发材料放入氧化铝，氧化铍等坩锅中进行间接加热蒸发，这就是电阻加热蒸发法。

利用电阻加热器加热蒸发的镀膜机结构简单，造价便宜，使用可靠，可用于熔点不太高的材料的蒸发镀膜，特别合用于对镀膜质量要求不太高的大批量的生产中，迄今为止，在镀铝制镜的生产中仍然大量使用着电阻加热蒸发的工艺。

电阻加热方式的缺点是：加热所能达到的最高温度有限，加热器的寿命液较短。

近年来，为了提高加热器的寿命，国内外已采用寿命较长的氮化硼合成的导电陶瓷材料作为加热器。

真空科学与技术学报CHINESE JOURNAL OF VACUUM SCIENCE AND TECHNOLOGY第41卷第3期2021年3月284冷阴极气体放电电子枪的研制许海鹰桑兴华'杨波'彭勇2范霁康2(1.中国航空制造技术研究院高能束流发生器实验室北京100024；2.南京理工大学材料科学与工程学院南京210094)Development of Novel Cold-Cathode Gas-Discharge Electron Beam Gun ：An Instrumentation StudyXU Haiying 1'2** ,SANG Xinghua' ,YANG Bo 1 ,PENG Yong 2,FAN Jikang 2收稿日期：2020-05-24基金项目：国家自然科学基金项目(51775527);国防基础科研计划资助(JCKY2017205 A002)* 联系人:Tel ：139******** ； E-mail : xhyxhy@ 126. com(1. Science and Technology on Power Beam generator Laboratory , A VIC Manufacturing Technology Institute , Beijing 100024, China ；2. School of Materials Science and Engineering , Nanjing University of Science and Technology , Nanjing 100024 , China )Abstract The cold-cathode gas-discharge electron beam gun was developed with our own intellectual propertyright. The influence of the key variables , including , but not limited to the eb gun structure , materials and property of cathode/anode ,focusing-coil ,acceleration voltage ,and type/flow-rate/" ignition" voltage of discharge gas ,on the e-beam properties was theoretically analyzed , numerically simulated with CST software , experimentally evaluated andtentatively discussed for design optimization. As expected , the type and flow-rate of discharge gas significantly affect ­ed the lowest " ignition" voltage. The prototyped eb gun , fabricated via design optimization and in trial-and ・erroTmethod , was repeatedly tested. The common technical problems were discussed ； for instance , in long term operationwith pure He and/or Ar , the e-beam current decreased , because of erosioetching of A12O 3-layer on Al-cathode ；an O 2-addition of 2% was the solution. The self-developed e-source is capable of stably providing a Max e-beam cur ­rent of 1500 mA and a highest output power of 30 kW.Keywords Cold cathode , Electron beam , Gas discharge , Electron beam gun摘要 为了促进冷阴极电子束加工技术在国内的发展，在深入研究冷阴极电子发射机理基础之上,设计制造了一种自主知识产权的冷阴极气体放电电子枪，对该电子枪的结构、阴极功能及其参数、阳极功能及其参数、CST 仿真软件确定聚焦线圈 参数的方法进行了介绍。

空心阴极灯工作原理
空心阴极灯是一种常见的照明设备，其工作原理基于电子发射和荧光发射的物
理过程。

空心阴极灯内部包含一个空心的玻璃管，内部涂有荧光粉，并且在两端各有一个电极。

当电压施加到电极上时，电子会被加速并撞击到荧光粉上，从而激发荧光粉发出可见光。

具体来说，空心阴极灯的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 电子发射，当电压施加到电极上时，电极产生电场，使得电子从电极表面发
射出来。

这些电子被加速并朝着玻璃管内部移动。

2. 碰撞荧光粉，电子在玻璃管内部移动时，会与荧光粉发生碰撞。

这些碰撞会
导致荧光粉中的原子或分子激发，并从高能级跃迁到低能级，释放出能量。

这个过程称为荧光发射。

3. 可见光发射，激发的荧光粉释放出的能量会导致荧光粉发出可见光。

这样，
当电子撞击荧光粉时，荧光粉就会发出光线，从而实现了照明的效果。

总的来说，空心阴极灯的工作原理是利用电子发射和荧光发射的物理过程来产
生可见光。

通过合理的电压施加和荧光粉的选择，可以实现不同颜色和亮度的光线，从而满足不同场合的照明需求。

空心阴极灯因其高效节能、寿命长等优点，被广泛应用于家庭、商业和工业照明领域。

第４２卷第４期国　防　科　技　大　学　学　报Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．４２０２０年８月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＩＯＮＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＤＥＦＥＮＳＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡｕｇ．２０２０ｄｏｉ：１０．１１８８７／ｊ．ｃｎ．２０２００４０１５ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｎｕｄｔ．ｅｄｕ．ｃｎＬａＢ６空心阴极中毒特性杨　威１，张天平１，龙建飞２，３，郭　宁１，刘明正１，谷增杰１（１．兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室，甘肃兰州　７３００００；２．国防科技大学空天科学学院，湖南长沙　４１００７３；３．南华大学核科学技术学院，湖南衡阳　４２１００１）摘　要：ＬａＢ６阴极与其他类型阴极相比具有电子发射电流密度大等优点，已广泛用于电推进、高发射密度电子枪等产品。

为了研究ＬａＢ６空心阴极中毒特性、识别ＬａＢ６空心阴极主要失效模式，分别对ＬａＢ６空心阴极暴露大气后性能变化特征和引起性能变化的原因进行了研究。

结果表明：ＬａＢ６空心阴极在暴露大气后表面吸附大量中毒气体，出现了发射体表面逸出功增加、发射体短期中毒现象。

此时空心阴极的放电电压和阴极顶温度均有所上升，经过短期工作后放电电压和阴极顶温度均恢复初始状态。

但ＬａＢ６空心阴极严重中毒后，并不能通过加热和离子轰击方式去除表面生成的氧化物。

因此，可以在实验过程中通过监测空心阴极的阴极顶温度和阳极电压变化间接表征空心阴极发射体状态。

关键词：ＬａＢ６空心阴极；寿命实验；氧中毒；阴极顶温度中图分类号：Ｖ４７５．１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００１－２４８６（２０２０）０４－０９３－０５ＰｏｉｓｏｎｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＬａＢ６ｈｏｌｌｏｗｃａｔｈｏｄｅＹＡＮＧＷｅｉ１，ＺＨＡＮＧＴｉａｎｐｉｎｇ１，ＬＯＮＧＪｉａｎｆｅｉ２，３，ＧＵＯＮｉｎｇ１，ＬＩＵＭｉｎｇｚｈｅｎｇ１，ＧＵＺｅｎｇｊｉｅ１（１．ＮａｔｉｏｎａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＶａｃｕｕｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｐｈｙｓｉｃｓ，ＬａｎｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００００，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７３，Ｃｈｉｎａ；３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＮｕｃｌｅａｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａ，Ｈｅｎｇｙａｎｇ４２１００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｏｔｈｅｒｃａｔｈｏｄｅｓ，ＬａＢ６ｃａｔｈｏｄｅｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｏｆｈｉｇｈｅｌｅｃｔｒｏｎｅｍｉｓｓｉｏｎｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙ，ａｎｄｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ，ｈｉｇｈｅｍｉｓｓｉｏｎｄｅｎｓｉｔｙｅｌｅｃｔｒｏｎｇｕｎａｎｄｏｔｈｅｒｐｒｏｄｕｃｔｓ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｐｏｉｓｏｎｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＬａＢ６ｈｏｌｌｏｗｃａｔｈｏｄｅａｎｄｉｄｅｎｔｉｆｙｉｔｓｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅ，ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｈａｎｇｅｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄｒｅａｓｏｎｓｏｆＬａＢ６ｈｏｌｌｏｗｃａｔｈｏｄｅｅｘｐｏｓｅｄｔｏａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＬａＢ６ｈｏｌｌｏｗｃａｔｈｏｄｅａｄｓｏｒｂｓａｇｒｅａｔｄｅａｌｏｆｐｏｉｓｏｎｏｕｓｇａｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｅｍｉｔｔｅｒｄｕｒｉｎｇｅｘｐｏｓｕｒｅｔｏｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ，ａｎｄｗｈｉｌｅｔｈｅｗｏｒｋｆｕｎｃｔｉｏｎｆｒｏｍｔｈｅｅｍｉｔｔｅｒｓｕｒｆａｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｅｍｉｔｔｅｒａｐｐｅａｒｓｓｈｏｒｔ ｔｅｒｍｐｏｉｓｏｎｉｎｇｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ．Ｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｖｏｌｔａｇｅａｎｄｈｏｌｌｏｗｃａｔｈｏｄｅｐｌａｔｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｄｉｓｃｈａｒｇｅｖｏｌｔａｇｅａｎｄｃａｔｈｏｄｅｔｏｐｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｒｅｒｅｓｔｏｒｅｄｔｏｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔａｔｅａｆｔｅｒｓｈｏｒｔ ｔｅｒｍｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｆｔｈｅｐｏｉｓｏｎｉｎｇｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆＬａＢ６ｈｏｌｌｏｗｃａｔｈｏｄｅｉｓｓｅｒｉｏｕｓ，ｔｈｅｏｘｉｄｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃａｎｎｏｔｂｅｒｅｍｏｖｅｄｂｙｈｅａｔｉｎｇａｎｄｉｏｎｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｅｍｉｔｔｅｒｓｔａｔｅｏｆｈｏｌｌｏｗｃａｔｈｏｄｅｃａｎｂｅｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｃａｔｈｏｄｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄａｎｏｄｅｖｏｌｔａｇｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｔｅｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬａＢ６ｈｏｌｌｏｗｃａｔｈｏｄｅ；ｌｉｆｅｔｅｓｔ；ｏｘｙｇｅｎｐｏｉｓｏｎｉｎｇ；ｏｒｉｆｉｃｅｐｌａｔｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ 空心阴极是电推进系统的核心部件之一，也是限制电推进系统的寿命和可靠性的关键因素之一［１－２］。