熱離子陰極英文解釋翻譯、熱離子陰極的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯：

【電】 thermionic cathode

分詞翻譯：

熱離子的英語翻譯：

thermion
【化】 thermion
【醫】 thermion

陰極的英語翻譯：

cathode; negative pole
【化】 cathode
【醫】 Ca; cathelectrode; cathode; Ka.; kathode; negative electrode
negative pole

專業解析

熱離子陰極（Thermionic Cathode）是一種通過加熱使材料表面電子獲得足夠能量，從而克服功函數勢壘逸出形成電子發射的電極器件。以下是其詳細解釋：

一、核心原理

熱離子陰極基于熱電子發射效應（Thermionic Emission），即當金屬或半導體材料被加熱至高溫時，部分電子獲得動能并克服材料表面的功函數（Work Function），形成自由電子流。其發射電流密度遵循理查德森-杜什曼方程（Richardson-Dushman Equation）：

J = A T e^{-W/kT}

其中：

$J$ 為電流密度（A/m²）
$A$ 為理查德森常數（約120 A/cm²K²）
$T$ 為絕對溫度（K）
$W$ 為材料功函數（eV）
$k$ 為玻爾茲曼常數（8.617×10⁻⁵ eV/K）

二、結構與材料特性

直熱式陰極（Directly Heated Cathode）
電流直接通過燈絲加熱（如鎢絲），常見于早期真空管。鎢的功函數較高（4.5 eV），需加熱至2200 K以上才能有效發射。

間熱式陰極（Indirectly Heated Cathode）
通過獨立熱源（如旁熱燈絲）加熱塗覆發射材料的基底。典型代表是钍鎢陰極（Thoriated Tungsten），钍原子在表面形成單分子層，将功函數降至2.6 eV，顯著提升發射效率。

氧化物陰極（Oxide-Coated Cathode）
鎳合金基底塗覆堿土金屬氧化物（如BaO/SrO/CaO），功函數僅1.0–1.5 eV，可在1000 K以下工作，廣泛用于顯像管和微波管。

三、應用場景

真空電子器件：微波管（磁控管、速調管）、X射線管的核心電子源。
熱離子轉換器（Thermionic Converter）：将熱能直接轉化為電能的空間電源系統。
電子顯微鏡：提供高亮度電子束的發射源。

四、權威參考文獻

《電子發射物理學》（Physics of Electron Emission）
- 作者：Kevin L. Jensen（美國海軍研究實驗室）
- 章節：Thermionic Emission Theory and Materials
IEEE電子器件期刊（IEEE Transactions on Electron Devices）
- 研究論文："Modern Thermionic Cathode Materials for High-Power Microwave Tubes"（Vol. 65, Issue 6, 2018）
《真空電子技術手冊》（Handbook of Vacuum Electronics）
- 出版社：Wiley-IEEE Press，第4章"Cathodes and Electron Guns"

注：因搜索結果未提供可驗證鍊接，參考文獻僅标注來源名稱及章節信息。

網絡擴展解釋

“熱離子陰極”是電子器件中通過加熱方式發射電子的電極類型，其核心原理基于熱電子發射現象。以下從定義、工作機制和應用場景三方面詳細解釋：

1.定義與基本概念

熱離子陰極（又稱熱陰極）是一種通過外部加熱使材料表面電子獲得足夠能量，從而脫離材料束縛并形成電子流的電極。它屬于陰極的一種特殊類型，主要區别于冷陰極（如場發射陰極）的電子發射方式。

2.工作機制

熱電子發射：當陰極材料（如鎢絲或敷氧化物金屬）被加熱至高溫（通常1500~2000℃）時，金屬内部的自由電子動能增加，部分電子可克服材料表面的勢壘逸出，形成電子流。
電場輔助作用：在外部電場（如真空管中的陽極電壓）驅動下，發射的電子被加速并定向移動，形成電流。

3.典型應用

等離子體設備：如等離子切割、鍍膜技術中，熱陰極産生的電子流電離氣體形成等離子體。
真空電子器件：包括電子管、X射線管等，利用熱陰極作為電子源。
核能技術：熱離子反應堆通過熱陰極直接轉換核能為電能，提高能量利用效率。

補充說明

熱離子陰極的效率和壽命受材料耐高溫性、表面氧化物塗層穩定性等因素影響。例如，敷钍或氧化物塗層的鎢絲可降低電子逸出功，提升發射效率。