鎢絲憑藉其高熔點(diǎn)、低蒸氣壓、高熱穩(wěn)定性及可調(diào)控的電子發(fā)射特性，成為電子管熱陰極的理想材料。
一、熱陰極的工作原理
電子管（真空管）通過(guò)熱陰極發(fā)射電子實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大或整流。其基本過(guò)程為：
1. 熱電子發(fā)射：陰極材料被加熱至高溫（通常1000°C以上），表面電子獲得足夠能量克服逸出功，形成電子流。
2. 真空環(huán)境：管內(nèi)高度真空（壓力低於10?? Pa），避免電子與氣體分子碰撞，確保電子自由運(yùn)動(dòng)。
3. 電場(chǎng)加速：陽(yáng)極施加正電壓，吸引電子形成電流，實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大或整流。
二. 鎢絲作為熱陰極的優(yōu)勢(shì)
1. 高熔點(diǎn)與熱穩(wěn)定性
鎢的熔點(diǎn)高達(dá)3422°C，是所有金屬中最高的，可承受高溫而不熔化。
在電子管工作溫度（約1000-2000°C）下，鎢絲能保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，避免因熱膨脹或軟化導(dǎo)致的變形或斷裂。
2. 低蒸氣壓
高溫下，鎢的蒸氣壓極低（遠(yuǎn)低於其他金屬如銅、鐵），可顯著減少陰極材料蒸發(fā)，延長(zhǎng)電子管壽命。
蒸氣壓低還意味著管內(nèi)真空度更易維持，減少電子與氣體分子的碰撞，提高發(fā)射效率。
3. 高逸出功與可控發(fā)射
純鎢的逸出功較高（約4.5 eV），需較高溫度才能發(fā)射電子。但通過(guò)摻雜（如釷、鈰）或塗覆氧化物（如鋇、鍶氧化物），可降低逸出功至2 eV以下，實(shí)現(xiàn)低溫高效發(fā)射。
釷鎢絲：表面吸附釷原子形成低逸出功層，發(fā)射效率提升，同時(shí)鎢基體保持高熔點(diǎn)特性。
氧化物陰極：在鎢絲表面塗覆鋇鍶鈣氧化物，發(fā)射效率更高，但壽命較短，適用於低功率場(chǎng)景。
4. 機(jī)械強(qiáng)度與耐腐蝕性
鎢絲具有高強(qiáng)度和硬度，可加工成細(xì)絲，提高加熱效率。
化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在高溫下不易與殘留氣體反應(yīng)，避免陰極中毒（如氧化或硫化）。
三、鎢絲熱陰極的典型應(yīng)用
1. 功率電子管
大功率發(fā)射管：如廣播發(fā)射機(jī)中的四極管、五極管，鎢絲陰極可承受高電流密度（達(dá)10 A/cm2以上），實(shí)現(xiàn)千瓦級(jí)功率輸出。
行波管：用於衛(wèi)星通信、雷達(dá)系統(tǒng)，鎢絲陰極提供穩(wěn)定電子束，支援高頻（GHz級(jí)）信號(hào)放大。
2. X射線(xiàn)管
鎢絲作為陰極，加熱後發(fā)射電子轟擊金屬靶（如鎢或鉬），產(chǎn)生X射線(xiàn)。高熔點(diǎn)特性確保陰極在強(qiáng)電流下不損壞。
3. 真空螢光顯示器（VFD）
鎢絲陰極加熱後發(fā)射電子，激發(fā)螢光粉發(fā)光，用於早期計(jì)算器、儀錶顯示。
