节能灯用氧化物阴极.ppt

荧光灯用氧化物阴极 氧化物阴极 氧化物阴极是含有超额钡原子的碱土金属氧化物，它是由细小晶粒不规则地、疏松多孔地堆积而成。 它必须用基金属材料支承，并有激活剂不断地还原氧化钡，补充在运行过程中阴极内钡原子的损耗，保持良好的热电子发射能力。 一.发射机理 1.1逸出功 所有的物体里都含有大量的电子，但是这些电子在常态下所具有的能量都不足以逸出物体。 要把它从物体里释放出来，必须另外给予它们能量，以克服由逸出功所表征的阻碍它们逸出的力。 几种常用材料逸出功 几种常用材料逸出功 1.2氧化物阴极的发射机理 氧化物阴极的结构为离子型晶体，如氧化钡的钡和氧原子的最外层都是8个电子，是极为稳定绝缘体，所以没有自由电子。由于金属钡失去两个价电子而成正离子，氧则获得两个电子而成负离子，即 （Ba-2e）+(O+2e) Ba2+O2- 氧化物阴极的结构和能带 二.氧化物阴极 2.1原材料的选择 2.2合成方法 2.3影响电子材料发射性能的因素 2.1材料的选择 氧化物阴极不能直接采用氧化钡、氧化锶和氧化钙材料，因为在空氧中它们很不稳定，会强烈地吸收周围的水汽，形成氢氧化物，反应如下: BaO+H2O→Ba(OH)2 氢氧化钡的体积变大，材料涂层发胀，粉层强度差，易发生掉粉现象。此外，含有水汽的粉层在加热分解和激活过程中，还会毒化阴极。所以，在生产实践中，阴极的原材料不是直接选用碱土金属氧化物，而用碱土金属的碳酸盐，在真空中加热后，将它们分解成氧化物。 2.1碳酸盐材料的特点 化学稳定性好，易于制造； 加热分解时，释出二氧化碳，与粉层中粘结剂的碳元素生成一氧化碳，有利于钡的还原。 。 碳酸盐分解温度 600℃ CaCO3 CaO+CO2↑ 800℃ SrCO3 SrO+CO2↑ 950 BaCO3 BaO+CO2↑ 碳酸盐分解特点 BaCO3是氧化物阴极具有良好电子发射性能的必要材料，可是在单一碳酸钡的分解过程中，生成的氧化钡与碳酸钡作用形成碱式碳酸盐 (BaO·BaCO3)。这种盐类的熔点很低1175K)，在阴极的分解过程中，会发生阴极的熔化烧结 SrCO3：碳酸锶的热分解温度低，在真空中加热时，先生成极难熔化的氧化锶。这样氧化锶的存在阻止了粉层的烧结，粉层比较疏松，有利于电子的发射。 CaCO3：有助于阴极的抗正离子轰击，而且阴极涂层与钨基金属的粘着性能提高，活性物质蒸发减少 2.2合成方法 碳酸盐的制备都是在钡、锶、钙的硝酸盐水溶液中，加入碳酸钠 (钠法)或碳酸铵 (铵法)的置换反应，经结晶沉淀获得，反应式如下: (Ba、Sr、Ca)(NO3)2+Na2CO3→(Ba、Sr、Ca)CO3+2NaNO3 或 (Ba、Sr、Ca)(NO3)2+(NH4)2CO3→(Ba、Sr、Ca)CO3+2NH4NO3 2.2.1合成方法分类 按采用沉淀剂不同，分为钠法（碳酸钠）和铵法（碳酸铵）; 按三种碳酸盐混合方法不同，分为单晶和共晶。 钠法合成的特点 碳酸盐以针状晶体为主；晶粒较小 碳酸盐中含杂质较多，残留的碳酸钠很难清除； 针状结晶可以得到较疏松的涂层,使电子的发射能力大大提高 铵法合成的特点 碳酸盐以球状晶体为主，晶粒较大； 碳酸盐的纯度高，杂质少 ，碳酸铵杂质可在烘干或焙烧中从碳酸盐中除掉； 涂层较为平滑，密实 ，具有较强的耐离子轰击能力 2.2.2 合成步骤 1)配料：使硝酸盐混合，并完全溶解; 2)沉淀；碳酸铵的溶液倒入到硝酸盐混合液中，并不断搅拌； 3)漂洗：将沉淀后的三元碳酸盐用去离子水反复清洗，至无硝酸根为止，然后沥于去掉水分。。 4)干燥：将三元碳酸盐在105-130℃的温度下干燥，彻底去除水分。 三元碳酸盐在制造过程中，所使用的容器都应通过酒精清洗后，再用去离子水冲洗几次，方可使用。制造过程中所用的水，一定耍采用高阻值的去离子水。 技术要求 碳酸盐含量：≥99% 杂质含量：铁≤0.003%； 氯化物≤ 0.003%； 铜、铅、锌≤ 0.003%； 硫酸盐≤ 0.010%； 硝酸盐≤ 0.700% 平均粒径：≤6um 2.3影响电子材料发射性能的因素 碳酸盐的晶体形状 碳酸钙在碳酸盐中的比例 添加物粒度 碳酸盐的晶体形状 采用铵法制备碳酸盐，得到球型的晶体，在保证良好的电子发射能力的同时,提高阴极耐离子轰击能力。 碳酸钙在碳酸盐中的比例 CaCO3的作用是加强涂层与基金属的粘接,从而减