
【电】 plasma cathode
【化】 plasma
cathode; negative pole
【化】 cathode
【医】 Ca; cathelectrode; cathode; Ka.; kathode; negative electrode
negative pole
等离子体阴极(Plasma Cathode)是电子学与等离子体物理交叉领域的重要概念,其核心含义如下:
中文定义
“等离子体阴极”指利用等离子体(电离气体)作为电子发射源的阴极结构。与传统热阴极不同,其电子发射依赖于气体放电产生的离子-电子对,通过电场提取电子形成电流。
英文对应
英文术语为Plasma Cathode,其中:
电子发射机制
通过气体放电(如辉光放电或电弧放电)产生等离子体,在阴极鞘层电场作用下,离子轰击阴极表面产生二次电子发射,或直接提取等离子体中的自由电子。与传统热阴极相比,具有无需加热、电流密度高的优势(来源:美国物理联合会《应用物理杂志》)。
核心组件
(来源:IOP出版社《等离子体源科学与技术》)
空间推进器
霍尔推进器(Hall Thruster)中,等离子体阴极作为中和器发射电子,平衡离子束电荷,应用于卫星轨道调整(来源:NASA技术报告)。
材料表面处理
在等离子体浸没离子注入(PIII)技术中,用于产生高密度等离子体束,增强材料表面改性效率(来源:《表面与涂层技术》期刊)。
《等离子体工程基础》(Springer出版)
“等离子体阴极是通过维持气体放电产生等离子体,并利用电场从等离子体边界提取电子的装置。”
IEEE标准定义(IEEE 158-2020)
“Plasma Cathode: An electrode assembly that utilizes ionized gas as the primary source of electron emission.”
阴极类型 | 发射机制 | 局限 |
---|---|---|
热阴极(Thermionic) | 高温热电子发射 | 能耗高,寿命受限 |
场致发射阴极(Field Emission) | 强电场抽取电子 | 真空环境要求严苛 |
等离子体阴极 | 等离子体电子提取 | 需气体环境,易产生噪声 |
(对比来源:《真空电子技术手册》,电子工业出版社)
等离子体阴极是等离子体发生器中的核心部件,主要用于发射电子并维持稳定的气体放电过程。以下是综合多个来源的解释:
基础定义
阴极在电化学系统中是连接电源负极的电极,负责接收电子并发生还原反应。在等离子体发生器中,阴极通过发射电子电离气体(如空气或惰性气体),形成包含自由电子、阳离子和中性粒子的等离子体。
核心作用
散热优化
阴极需承受高温,通常设计有散热通道和导热件(如锥形结构),通过散热槽与散热通道连通,提升散热效率,防止过热损坏。
示例:某专利中的阴极底座内置散热通道,导热件逐渐收缩以增强散热效果。
气流与电弧稳定
等离子体阴极广泛用于:
等离子体阴极通过发射电子和优化设计,实现高效稳定的气体电离与等离子体生成,其结构和散热设计直接影响设备性能。更多技术细节可参考专利文档或等离子体相关研究文献。
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