在二氧化碳、氦气和氩气环境中的可持续热电子发射

摘要： 热电子材料通常用于高真空环境（<10^-5毫巴）。我们在二氧化碳氛围中测量了不同掺杂金属氧化物阴极——锆掺杂氧化钆和铌掺杂钛酸锶（111晶面）——在1300°C温度及约10^-4至300毫巴压力范围内的热电子发射特性。通过采用商用热电子材料铈硼化物阴极进行测量，并分别以氦气或氩气作为环境气体，为实验装置验证和参考数据提供了依据。本研究结果可用于探讨通过振动激发增强二氧化碳还原为一氧化碳的机理。所有阴极的热电子发射强度均如预期般随压力升高而逐渐下降，但暴露于二氧化碳环境并未导致锆掺杂氧化钆阴极性能劣化。在50毫巴和300毫巴二氧化碳压力下，该阴极经过20小时连续运行后仍保持约60%和约40%的真空电流发射水平。数据显示：当阴极周围存在显著气压时，二氧化碳分子的电偶极矩与阴极表面粗糙度可能引发多种作用机制，从而影响电流发射特性。