一、hid光源电极的现状
电极的特性是决定hid光源发光效率和寿命的zui主要因素。在纯金属中，钨具有熔点高、蒸汽压低、逸出功较低和热电子 发射能力强等特性，故很早就被用作热电子发射材料，但纯钨电极的主要问题是其发射效率低，并且在高温下易再结晶形成等轴状晶粒组织而变脆、断裂。
科学家在1913年发现了w-tho2材料，在纯钨中掺人质量比在2％左右的tho2，不仅逸出功可降低近一半，至2.63ev（w的逸出功：4.52ev），而且材料的发射效率还得到了明显的提高，因此w-tho2材料被称为热电子发射材料研究的一个里程碑。从发射机制看，w-tho2热发射材料属于原子膜发射机制，由于w-tho2材料内部的tho2在被还原为th原子后沿着晶界扩散到w表面，并且均匀地形成了一层th原子膜，从而使逸出功大大降低，发射电流也同样增加。在使用中，材料表面的th原子的蒸发可由材料内部还原得到的新th原子进行不断地补充。th原子的产生、扩散和蒸发这一的动态平衡决定了w-tho2材料良好的发射稳定性和寿命，因而自本世纪初诞生以来，其在电光源领域内得到了广泛应用，被认为是的等离子用阴极材料。但由于钍属于天然放射性元素，其α射线的半衰期长达1.39×1010年，在生产、使用以及废旧钍钨电极的处理上都面临诸多的难题，稍有不慎，将对周围环境和人体健康造成放射性的污染和危害。
氧化物阴极是碱土金属（ba、sr和ca）氧化物制成的阴极的简称。其是在基体金属钨或镍上涂敷一层碱土金属碳酸盐制成的。常用于低气压放电光源中。碳酸盐在真空中加热分解成氧化物。其热发射效率大大高于w-tho2材料，发射电流密度可达到每平方厘米百安以上。氧化物阴极之所以具有良好的电子发射性能，这是由于在激活过程中，bao分解或被还原成自由金属ba。若自由金属ba以吸附在bao、cao、sro或其混合晶体的形式存在，它们形成局部的原子集团，金属ba周围存在低核力场的o2-，o2-的2p轨道充满6个电子，已不能再容纳新的电子，而且其原子核的力场被屏蔽，吸引电子的能力大大减弱，金属ba的高能价电子既不能进入o2-的低能级，又受到低核力场的作用，很容易发射到真空中去。氧化物阴极由于其高发射率而得到广泛应用，但其抗中毒性、耐离子轰击性相对较差。
所以在钨基底中添加稀土氧化物的稀土氧化物电极，是当前热电子发射体研究的前沿，在电光源领域中具有良好的应用前景，可取代沿用多年的放射性钍钨电极发射材料和碱土金属氧化物阴极，促进环境和经济的协调发展。
二、稀土—钨电极的研究进展
各国材料工作者都在稀土—钨电极材料方面开展了积极的研究，并取得了大量的成果。几种稀土金属、稀土金属氧化物以及稀土—钨的逸出功见表。
上海灯泡厂从1973年开始研制w-ceo2电极，首先试制并成功应用。80年代后期，日本在研制新型电极材料方面取得新进展，在电极成分设计、性能比较和机理探讨方面做了大量工作，并推出了添加单元稀土氧化物的系列稀土—钨电极产品。
北京工业大学材料科学与工程学院对稀土钨材料进行了系统的研究，取得了丰硕的成果。其研究结果表明稀土金属氧化物与钨反应生成钨酸盐或氧化钨酸盐。这些盐的熔点低于稀土氧化物或钨的熔点。稀土钨酸盐及氧化钨酸盐在燃弧过程中熔化，沿着轴向晶界从低温区向高温区迁移。迁移速率随温度梯度的增大而大大增加，并受钨酸盐或氧化钨酸盐熔点的制约。ceo2的钨酸盐熔点zui低、迁移速率也zui高，较易迁移并不断补充到电部，所以ceo2的损耗率是很高的。la2o3及其氧化钨酸盐具有较高的熔点，其稳定性也相对较好，而且la2o3迁移对蒸发的补偿也较为稳定。对于w-y2o3电极来说，因为y2o3迁移率大大低于la2o3，所以电极表面没有足够的氧化物作为电子发射物，因而其逸出功也较w-la2o3为高。
综上所述，在单元稀土氧化物——钨电极中，w-la2o3 电极起弧性能，w-y2o3电极在大功率使用下稳定性较好，而w-ceo2电极的加工性能较好，成本较低。复合稀土氧化物—钨电极中各种稀土氧化物可以相互弥补，协同作用，有利于电极综合性能的提高。
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