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电子管的工作的方法基于热电子发射，几乎所有（不是全部）电子管都有加热用的灯丝，在电子管中阴极负责电子的发射，即对阴极进行加热使电子获得足够的动能挣脱物体（阴极）表面，逸出成为自由电子，这些逸出的自由电子在没有外加电场的作用力下就基本聚集于阴极附近，形成所谓的电子云，其中有一部分电子动能较大，也能够离开该物体较远，在电子管中来说就能够达到阳极，所以在阳极不加电压的情况下也能够测到微量的电流。
电子管的阴极类型大致分为三类（只说需要灯丝加热的）：一是纯钨阴极，特点是发射稳定，耐正离子撞击能力强，但效率低、工作温度高；二是碳化钍钨阴极，碳化钍钨阴极有较低的工作温度，较高的发射效率，耐正离子撞击能力较纯钨阴极次之；三是氧化物阴极，其优点为逸出功小，工作温度低(1000K附近)，需要给阴极加热的能量在三种阴极中最小，所以它的发射效率最高，这是现在最常用的阴极形式，我们现在一般情况下使用和接触到的都是采用这种阴极的电子管。但这种阴极最大的缺点就是容易在有害物质的作用下使阴极的逸出功变大，即是所谓的阴极“中毒”，这种阴极一般适用于屏压低于3KV以下的电子管中。
下面是氧化物阴极的构成（这一小段是摘自别人的文章，抽取电子造成阴极中毒一说我是不太同意认为值得商榷的，因为电流的流动就是电子的流动，抽取了自然会有补充，否则不会形成电流）氧化物阴极是一种半导体阴极，其导电性不如金属阴极，故常涂在金属的表面。氧化物阴极是在钨丝或镍管上涂上一层由碳酸钡、碳酸钙和碳酸锶的细粉末和胶合剂组成的混合物，经过加热分解和激活而成。将碱土金属的碳酸盐涂在由镍制成的阴极导体上，装在电子管内部。在电子管排气时，将阴极加热到1600K左右，这时碳酸盐开始分解，即：BaCO３→BaO+CO２↑产生的二氧化碳被抽气机抽走，附于阴极导体表面的氧化钡就成为氧化物阴极。氧化物阴极经过“激活”后，内部产生少量金属钡原子，变为n型半导体。金属钡原子的存在，改变了半导体的能级分布，在禁带内生成“杂质能级”，这个能级很接近半导体的导带，所以逸出功变得较小。半导体BaO的表面因为没有像金属阴极表面那样的正离子及由它形成的位垒，所以也使n型半导体的逸出功变小。氧化物阴极的放射能力取决于阴极表面钡的浓度。表面钡一方面不断蒸发，另一方面由内部的氧化钡分解和扩散得到不断补充，实现一个动态平衡。加大灯丝功率，阴极温度上升，氧化钡分解加速，因而缩短了阴极寿命。减小灯丝功率，使阴极表面得不到钡原子补充，但电子管阳极却大力“抽取”阴极的电子会使阴极中毒，电子管放射能力不能再恢复。所以在使用氧化物阴极电子管时，灯丝电压一定要维持在手册上给定的上下限之间。------以上引用
下面我们就着重针对氧化物阴极来谈谈阴极温度过高和过低时对阴极的危害，有的也有泛指的意义，就不专门一一指明了，电子管手册中有一项常常被大家忽略的指标，灯丝电压的极限值，我想大家可能一般不太注意，我看手册时也是不太注意它的，因为绝大多数都是+/-10%,其实一些功率大些的管子就不是允许+/-10%而是要求得更严格，在个别要求特别严格的场合甚至要求灯丝电压误差小于+/-2%！奇怪的是为什么要求灯丝电压而不是要求阴极温度？是因为阴极的温度我们无法测量，故而用了一个我们容易测量的指标来告诉我们当你的灯丝供电电压在这个范围内，厂家就保证阴极的温度也就在允许的范围内，是这个意思吧？
那么阴极温度过高有什么危害，我们知道对一个物体加热之后，不但是电子可以游离出去，有一小部分的原子也会游离出去，在现实的生活中就是常见的蒸发现象，我们日常用的白炽灯泡使用日久之后内部会发黑，就是钨丝中的一部分原子游离出来附着于灯泡壁上，故而灯丝越来越细，这个现象大家都是知道的吧。电子管的阴极也是如此，随着使用时间的越来越长，阴极上的物质越来越少，阴极发射电子的能力越来越弱，这就是电子管的老化，我们也叫它衰老，我们购买电子管时不是需要查看玻壳上是不是发黑严重（特别是二手电子管），就是看的其中的游离物有多少来断定管子的使用程度，那么灯丝温度过高，阴极物质加速挥发就会提前衰老。
再说说阴极温度过低对真空管的危害，我们知道一个阴极能够放射的电子在同等条件下是表面积越大就能放射的越多，当阴极温度过低时，阴极表面普遍达不到自由电子溢出而形成电子云的程度，因为阴极的表面涂层不可能是绝对均匀的和所处的位置不同，同时氧化钡也不是热的良导体，就造成有的地方温度较高，有的地方不足，温度高的一部分就成了自由电子的主要提供区，大量的电流从这儿流过，电流的流过反过来造成这个局部区域更加的热，造成这一区域阴极物质的大量蒸发，多次的重复可能会使这一部分物质蒸发殆尽，使阴极的的有效使用面积减少。这也使阴极加速老化。
同时，电子在阳极高压的吸引下高速的撞向阳极，电极不可能是100%纯的金属，总有某种化合物掺杂其中，另外真空管也不是真正的真空管，并且任何一只管子也会或多或少的存在慢性漏气，总有一些气体在其中，电子撞上去后也能破坏一些物质的化学结构同时引发金属的温度升高，一些离子也会游离出来（其实宇宙射线在游离离子上也悄悄的干了不少活），其中一些+离子在电场的作用上就会奔向阴极，而这时因为阴极的温度不够，在阴极周围不能形成电子云（出来的自由电子基本上都被带正电的板极吸引走了），+离子在奔向这些区域的路上被电子综合掉的可能性就小了，最后打入阴极表面改变了阴极表面物质的构成性质，从而改变了该物质的逸出功，这就是所谓的阴极中毒。（其中玻璃壳在高能射线的轰击下也会游离出一些铅离子，呵呵，玻璃也不是纯粹的氧化硅的产物，这个世界太不完美了）！
所以阴极温度过低引发的后果就是一方面加速一部分阴极物质的损耗，另一方面对未受到电子云保护的阴极部分改变它的性质，逐渐减小阴极的有效使用面积，并且形成一个恶性循环。比阴极温度偏高危害还大。
以上只是说了阴极温度过低的，如果是启动时加热时间不够，整体阴极的温度就更不均衡（往往阴极中部热得快些），说来危害更大，不过因为时间不是太长，往往不能引起重视。
综上所述，电子管的灯丝电压正确与否是电子管能否健康长寿的重要因素之一，电子管的启动时的保护也应该引起我们胆机爱好者的重视，最好的方法应该是当阴极温度适当了后再缓缓的加上电压，当然了，如果用的是便宜的胆的话（也可能是大款大大的有钱，一年换几百只300啊2A3之类也不在乎），也就无所谓了 。呵呵
那么就有一个问题，原来老的收音机，有的已经几十年了还能正常使用，这是为什么，原因之一可能和使用不频繁有关（只是可能哈，谁也不能证明现存的机器是劳苦功高的，但现在好多机器短不短命大家是清楚的）、原因之二是老收音机普遍采用了旁热式电子管整流，电子管整流的输出电压上升是个缓慢的过程，实质上就是对由它提供高压的管子进行了软启动，整流管在这里就有点像个见义勇为的英雄，牺牲了自己保全了别人。其实整流管这个牺牲自我的家伙还有点偷奸耍滑，因为大部分时间它不干活,并且离子在其中的运动方式也特殊，延长了自己一点寿元。 |
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发表于 2009-4-3 00:37:37
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