一种阴极中毒气体定量分析系统及方法技术方案

一种阴极中毒气体定量分析系统及方法，该系统包括真空总管和中毒气源支管、启始真空泵、分子泵、中毒气源、内置双开关永磁阀、内置双开关漏孔并联永磁阀、阴极中毒试验管(包括阴极法兰，水冷阳极法兰)等，该系统为闭环真空体系，可抽真空并测量真空度，具有体积小、重量轻的特点。该系统适用于真空电子领域，可以对使阴极中毒气体提供定量分析并对中毒阴极进行激活。行激活。行激活。

【技术实现步骤摘要】
一种阴极中毒气体定量分析系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种阴极中毒气体定量分析系统及方法，尤其是可以定量分析使阴极中毒的气体量，并可以激活已气体中毒的阴极。

技术介绍

[0002]真空电子器件广泛应用于雷达、通信、核聚变、医疗等军用和民用领域。阴极是真空电子器件的核心部件，可以发射电子流，电子流的能量可以转化为微波能量，因此阴极是真空电子器件中的核心部件，其性能的优劣决定着器件的可靠性、寿命等技术指标。阴极寿命与器件内部的真空度正相关，而在同样真空度条件下，阴极寿命与管内气体成分有关，水蒸气、氧气和二氧化碳是常见的容易导致阴极中毒的气体。
[0003]如果阴极附近的水蒸气、氧气或二氧化碳等气体超过一定的浓度，会导致电子发射密度降低，称为阴极中毒，不同的阴极抗中毒能力也不相同、阴极中毒是因阴极发射表面上吸附气体层之故。吸附的气体在阴极表面上形成带电偶极子，它导致逸出功增加，从而引起发射下降。
[0004]影响阴极中毒的因素比较多，主要有制作阴极的材料特性、阴极组件的结构、真空度的优劣以及导致阴极中毒气体的浓度等。由于无法对阴极组件中毒气体提出有效的量化指标，在阴极的生产加工及阴极在真空电子器件中的使用造成了较大的困难。
[0005]针对上述中的相关技术，专利技术人通过实验测量阴极中毒激活的测试系统，可以对使阴极造成中毒的气体(氧气、二氧化碳、水蒸气等)进行定量分析，找到不同气体对使阴极产生中毒现象的阈值。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种阴极中毒气体定量分析系统及方法、实测钡钨阴极、六硼化镧阴极和碳化钨阴极验证不同阴极受氧气、二氧化碳、水蒸气等气体的中毒特性。验证阴极中毒是因阴极受正离子冲击而损坏、气体压强上升真空度下降、发射表面上吸附气体层之故，这就为设计人选择使用在中毒环境下的阴极提供定量分析依据。
[0007]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0008]一种阴极中毒气体定量分析系统，包括真空总管路、高真空分子泵、第八个内置双开关永磁阀、第七个内置双开关漏孔永磁阀、真空规、第三种阴极中毒试验管、第二种阴极中毒试验管、第一种阴极中毒试验管、氧气源、二氧化碳气源、水蒸气汽源和用于获得真空的启始真空泵。用于真空获得启始真空泵依次连接高真空分子泵、第八个内置双开关永磁阀、第七个内置双开关漏孔永磁阀和真空总管路。真空总管路分别与真空规、第一种阴极中毒试验管、第二种阴极中毒试验管和第三种阴极中毒试验管连通，所述第一种阴极中毒的氧气源依次连接第一个内置双开关漏孔永磁阀、第二个内置双开关永磁阀和所述真空总管路。
[0009]所述二氧化碳气源依次连接第三个内置双开关漏孔永磁阀、第四个内置双开关永
磁阀和所述真空总管路。
[0010]所述水蒸气汽源依次连接第五个内置双开关漏孔永磁阀、第六个内置双开关永磁阀和所述真空总管路。
[0011]进一步地，所述第一种阴极材质中毒试验管、第二种阴极材质中毒试验管、第三种阴极材质中毒试验管结构相同。所述第一种阴极中毒试验管包括阴极部件和阳极部件；所述阴极部件包括不锈钢材质法兰芯柱、绝缘陶瓷管、测温热电偶、阴极加热丝、阴极和灯丝引出线；灯丝引出线穿过所述芯柱与阴极加热丝连接，测温热电偶穿过所述芯柱并布置在阴极外侧，在灯丝引出线与芯柱接触处设置绝缘陶瓷管；在测温热电偶与芯柱接触处设置绝缘陶瓷管；所述不锈钢材质法兰芯柱设置有阴极部件法兰；
[0012]所述阳极部件包括管壳、水冷阳极法兰、水冷阳极和真空排气管；在水冷阳极法兰内径设有管壳，在管壳另一端设有水冷阳极；真空排气管设置在管壳的下侧壁上；所述水冷阳极外侧设置有冷却出水口和冷却水进口；
[0013]所述阴极部件法兰和所述水冷阳极法兰通过组合螺钉螺母固定，从而在管壳内部形成密闭的腔体；所述测温热电偶、阴极加热丝和阴极位于所述密闭的腔体内。
[0014]进一步地，所述阴极中毒气体定量分析系统是测量阴极中毒前后发射电子流电伏安特性差值，所述发射电子流电伏安特性通过发射电子流电伏安特性测量系统测量，所述发射电子流电伏安特性测量系统包括可调电源、第一调节电阻、第二电压表、第一电流表、可调灯丝电源、第二调节电阻、第一电压表和第二电流表；可调电源第一端依次连接第一调节电阻、第一电流表、水冷阳极、阴极和可调电源第二端；第二电压表与调节电阻并联连接；阴极加热丝第一端依次连接第二调节电阻、第二电流表、可调灯丝电源和阴极加热丝第二端；第一电压表一端连接阴极加热丝第一端，第一电压表另一端连接阴极加热丝第二端。
[0015]进一步地，所述真空总管路上并联第一种阴极中毒试验管、第二种阴极中毒试验管和第三种阴极中毒试验管。
[0016]进一步地，所述的第一种阴极中毒试验管、第二种阴极中毒试验管、第三种阴极中毒试验管、在同一种中毒气体的环境下测量不同阴极发射电子流的伏安特性具有抗中毒的能力。
[0017]进一步地，在所述不锈钢材质法兰芯柱与所述管壳连接处设置有金属密封圈；优选的，所述金属密封圈厚度可变控制阴极与水冷阳极之间的距离。
[0018]所述的第一内置双开关漏孔永磁阀包括第一上永磁铁、第一下永磁铁、第一阀体、第二阀体、第一纯铁球盖、阴极中毒的第一输入连通管、U型管和阴极中毒的输出连通管；
[0019]第一上永磁铁位于第一阀体的上方，第一下永磁铁位于第一阀体的下方；第一输入连通管第一端为入口，第二端顶部设置有第一球托，第一球托上放置有第一纯铁球盖；第一输入连通管的第二端依次穿过第一下永磁铁和第一阀体伸入到第一阀体内部；
[0020]第二上永磁铁位于第二阀体的上方，第二下永磁铁位于第二阀体的下方；
[0021]所述U型管的第一端和第二端顶部均分别设置有设置有球托，球托上分别放置有纯铁球盖；所述U型管的第一端依次穿过下第一永磁铁和第一阀体伸入到第一阀体内部；所述U型管的第二端依次穿过第二下永磁铁和第二阀体伸入到第二阀体内部；
[0022]输出连通管第一端为出口，第二端顶部设置有球托，球托上放置有纯铁球盖；输出连通管的第二端依次穿过第二下永磁铁和第二阀体伸入到第二阀体内部；
[0023]优选的，在第一阀体的内部，第一输入连通管和U型管通过漏孔连通。
[0024]进一步地，所述第一个内置双开关漏孔永磁阀控制阴极中毒氧气的流量，第三个内置双开关漏孔永磁阀控制阴极中毒二氧化碳的流量，第五个内置双开关漏孔永磁阀控制阴极中毒水蒸气的流量。
[0025]进一步地，所述分析系统使用方法包括，打开所述分析系统上所有阀时，对真空总管路、阴极中毒试验管、中毒气源支路抽真空，记下真空度，接通可调灯丝电源和可调电源后阴极开始分解、激活、测量阴极热电子发射的伏安特性；注入阴极中毒气体，记下真空度，测量阴极中毒后的热电子发射的伏安特性；第七个内置双开关永磁阀、第八个内置双开关永磁阀打开抽真空，记下即时的真空度量值，为中毒后的阴极激活、测量阴极中毒后激活的热电子发射的伏安特性。
[0026]一种阴极中毒气体定量分析方法，使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阴极中毒气体定量分析系统，其特征在于，包括真空总管路(00)、高真空分子泵(102)、第八个内置双开关永磁阀(8)、第七个内置双开关永磁阀(7)、真空规(010)、第三种阴极中毒试验管(30)、第二种阴极中毒试验管(20)、第一种阴极中毒试验管(10)、氧气源(203)、二氧化碳气源(202)、水蒸气汽源(201)和用于获得真空的启始真空泵(101)；所述启始真空泵(101)依次连接高真空分子泵(102)、第八个内置双开关永磁阀(8)、第七个内置双开关永磁阀(7)和真空总管路(00)，真空总管路(00)分别与真空规(010)、第三种阴极中毒试验管(30)、第二种阴极中毒试验管(20)和第一种阴极中毒试验管(10)连通；所述氧气源(203)依次连接第一个内置双开关漏孔永磁阀(1)、第二个内置双开关永磁阀(2)和所述真空总管路(00)；所述二氧化碳气源(202)依次连接第三个内置双开关漏孔永磁阀(3)、第四个内置双开关永磁阀(4)和所述真空总管路(00)；所述水蒸气汽源(201)依次连接第五个内置双开关漏孔永磁阀(5)、第六个内置双开关永磁阀(6)和所述真空总管路(00)。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一种阴极中毒试验管(10)、第二种阴极中毒试验管(20)和第三种阴极中毒试验管(30)结构相同；所述第一种阴极中毒试验管(10)包括阴极部件和阳极部件；所述阴极部件包括不锈钢材质法兰芯柱(301)、陶瓷管(302)、测温热电偶(305)、阴极加热丝(308)、阴极(309)和灯丝引出线(313)；灯丝引出线(313)穿过所述芯柱(301)与阴极加热丝(308)连接，测温热电偶(305)穿过所述芯柱(301)并布置在阴极(309)外侧，在灯丝引出线(313)与芯柱(301)接触处设置有绝缘设有陶瓷管(302)；在测温热电偶(305)与芯柱(301)接触处设置有绝缘设有陶瓷管(302)；所述不锈钢材质法兰芯柱(301)设置有阴极部件法兰；所述阳极部件包括管壳(303)、水冷阳极法兰(307)、水冷阳极(310)和真空排气管(304)；在水冷阳极法兰(307)内径设有管壳(303)，在管壳(303)另一端设有水冷阳极(310)；真空排气管(304)设置在管壳(303)的下侧壁上；所述水冷阳极(310)外侧设置有冷却出水口(311)和冷却水进口(312)；所述阴极部件法兰和所述水冷阳极法兰(307)通过组合螺钉螺母(3.1)固定，从而在管壳(303)内部形成密闭的腔体；所述测温热电偶(305)、阴极加热丝(308)和阴极(309)位于所述密闭的腔体内。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述阴极中毒气体定量分析系统是测量阴极(309)中毒前后发射电子流电伏安特性差值，所述发射电子流电伏安特性通过发射电子流电伏安特性测量系统测量，所述发射电子流电伏安特性测量系统包括可调电源(Y1)、第一调节电阻(R1)、第二电压表(V2)、第一电流表(mA)、可调灯丝电源(Y2)、第二调节电阻(R2)、第一电压表(V1)和第二电流表(A)；可调电源(Y1)第一端依次连接第一调节电阻(R1)、第一电流表(mA)、水冷阳极(310)、阴极(309)和可调电源(Y1)第二端；第二电压表(V2)与调节电阻(R1)并联连接；阴极加热丝(308)第一端依次连接第二调节电阻(R2)、第二电流表(A)、可调灯丝电源(Y2)和阴极加热丝(308)第二端；第一电压表(V1)一端连接阴极加热丝(308)第一端，第一电压表(V1)另一端连接阴极加热丝(308)第二端。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述真空总管路(00)上并联第一种阴极中
毒试验管(10)、第二种阴极中毒试验管(20)和第三种阴极中毒试验管(30)。5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：所述的第一种阴极中毒试验管(10)、第二种阴极中毒试验管(20)、第三种阴极中毒试验管(30)、在同一种中毒气体的环境下测量不同阴极发射电子流的伏安特性具有抗中毒的能力。6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于：在所述不锈钢材质法兰芯柱(301)与所述管壳(303)连接处设置有金属密封圈(306)；优选的，所述金属密封圈(306)厚度可变控制阴极(309)与水冷阳极(310)之间的距离。7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，刘本田，胡强，张文丙，
申请(专利权)人：合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽省能源实验室，
类型：发明
国别省市：