真空電子器件材料

構成真空電子器件的各種材料。器件的性能與所用材料有密切的關係。真空電子器件外殼材料，必須不滲氣、不漏氣。管殼及管內結構材料必須在高温時容易去氣，否則會在器件工作過程中陸續放氣，破壞管內真空度，使器件參數下降甚至報廢。金屬材料中某些雜質如氧、氯、硫、磷、鋅、鉛、鎘等的含量必須極低（一般要求低於十萬分之一），這些雜質如進入管內會使陰極中毒。真空電子器件材料除純度要求甚高外，本身的蒸氣壓必須很低，如在700

時其飽和蒸氣壓應低於10帕；此外還應具有較高的化學穩定性和適當的機械強度。對金屬材料還要求熱導率和電導率高，對介質材料要求熱導率高、介電強度高和介質損耗低。

為了滿足真空電子器件的一些特殊要求，還研製出多種專用材料，主要有真空電子器件用玻璃、低損耗緻密陶瓷、鐵鎳系和鐵鎳鈷系低膨脹和定膨脹合金、各種陰極材料、各色熒光粉、各類吸氣劑等。

真空電子器件用材料，涉及的範圍廣、品種多。從材料學科角度分類，真空電子器件材料可分為金屬、無機介質和化工材料三大類。

金屬材料分為純金屬和合金兩類。純金屬有鎢、鉬、銅、鎳、鈦等，多用作管殼、陽極、收集極、慢波結構和熱絲等。真空電子器件主要是利用這些材料的耐高温、高強度、高導熱導電和無磁性等特點。純鎳是最主要的陰極底金屬材料。合金有不同比例的鐵鎳合金、鐵鎳鈷合金和鎳銅合金，它們的熱導率一般很低，但熱膨脹係數與玻璃或陶瓷近似，用於封接可製出氣密又耐熱衝擊的封接件。貴金屬合金如金鎳、金銅、銀鈀等，因其熔流點合適，皆用作釺焊焊料。

雖然通常要求純金屬雜質含量極低，但為了改善其性能，常有目的地引入微量添加劑，如在無氧銅中添加氧化鋁，在低鈷可伐中添加鋯，都是為了防止晶粒長大，從而提高材料的高温強度。作為陰極底金屬，一般在純鎳中加入微量的鈣、鍶、鋇或鎂，以降低陰極工作温度（見真空電子器件金屬材料）。

無機介質材料包括玻璃、陶瓷和晶體材料。它們都具有介電強度高和對電磁波各頻段透過率高的特點。

真空電子器件用的玻璃，按與之封接的金屬可分為鎢封玻璃、鉬封玻璃、可伐封玻璃和鐵封玻璃。按其軟化點高低可分為特硬玻璃、硬玻璃和軟玻璃。按其主要成分分類有石英玻璃、硅鋁玻璃（特硬玻璃）、硼硅玻璃（硬玻璃）、鹼石灰玻璃（軟玻璃）和鉛硼玻璃（軟玻璃）。這些玻璃的軟化點越高，熱膨脹係數越小。非硅酸鹽玻璃，如鎵酸鹽玻璃、碲酸鹽玻璃、硫屬玻璃等，可用作透紅外線的窗口材料。

真空電子器件用的陶瓷以含氧化鋁90%以上的高鋁瓷為主,最常用的高鋁瓷含氧化鋁94%～96%。高鋁瓷的介質損耗低、微波透過率高、機械強度高、導熱良好並容易製造，故使用範圍最廣。性能與氧化鋁相似的氧化鈹瓷含氧化鈹99%以上，其熱導率遠高於氧化鋁瓷，但因氧化鈹粉有劇毒而限制使用。硅酸鹽瓷已很少用於真空電子器件，只有鎂橄欖石瓷尚少量用於與鈦封接。非氧化物瓷如氮化硼、氮化硅等也有介質損耗低、熱導率高的優點,但尚存在製造困難和化學穩定性差的問題,只少量用於器件內部。

晶體材料有云母、合成雲母和人造藍寶石等，常用作器件內部的支撐材料和窗口材料；金剛石和人造聚晶金剛石是最好的導熱介電材料。離子晶體，如氟化鋰、氟化鈣、溴化鉈等是遠紅外和短紫外線的優良窗口材料（見真空電子器件介質材料）。

化工材料純度必須極高，微量雜質常使其性能明顯變差。但有些化工材料又必須有目的、有控制地引入必需的添加劑以提高其性能。作為陰極發射物質的有碳酸鹽、鎢酸鹽、鈧酸鹽和硼化鑭等。作為顯示材料的有添加不同激活劑的硫化物和硅酸鹽等；作為光電材料的有砷化鎵等Ⅲ-Ⅴ族化合物;作為光電導材料的有氧化鉛、硫化銻、硒化鎘、碲化鋅鎘等；作為熱釋電材料的有硫酸三甘肽及其同類型晶體、聚二氯乙烯、鉭酸鋰等。石墨具有良好的導熱導電性能，而且次級電子發射係數低，是製作柵極、陽極和石墨乳的優選材料。超純惰性氣體和超純氫、氮等氣體常用於充氣管或某些攝像管，作為離子本底（見真空電子器件化工材料）。

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