什么是真空电子器件材料?

[拼音]：zhenkong dianzi qijian cailiao

[外文]：material for vacuum electronic device

构成真空电子器件的各种材料。器件的性能与所用材料有密切的关系。真空电子器件外壳材料，必须不渗气、不漏气。管壳及管内结构材料必须在高温时容易去气，否则会在器件工作过程中陆续放气，破坏管内真空度，使器件参数下降甚至报废。金属材料中某些杂质如氧、氯、硫、磷、锌、铅、镉等的含量必须极低（一般要求低于十万分之一），这些杂质如进入管内会使阴极中毒。真空电子器件材料除纯度要求甚高外，本身的蒸气压必须很低，如在700


时其饱和蒸气压应低于10-5帕；此外还应具有较高的化学稳定性和适当的机械强度。对金属材料还要求热导率和电导率高，对介质材料要求热导率高、介电强度高和介质损耗低。

为了满足真空电子器件的一些特殊要求，还研制出多种专用材料，主要有真空电子器件用玻璃、低损耗致密陶瓷、铁镍系和铁镍钴系低膨胀和定膨胀合金、各种阴极材料、各色荧光粉、各类吸气剂等。

真空电子器件用材料，涉及的范围广、品种多。从材料学科角度分类，真空电子器件材料可分为金属、无机介质和化工材料三大类。

分为纯金属和合金两类。纯金属有钨、钼、铜、镍、钛等，多用作管壳、阳极、收集极、慢波结构和热丝等。真空电子器件主要是利用这些材料的耐高温、高强度、高导热导电和无磁性等特点。纯镍是最主要的阴极底金属材料。合金有不同比例的铁镍合金、铁镍钴合金和镍铜合金，它们的热导率一般很低，但热膨胀系数与玻璃或陶瓷近似，用于封接可制出气密又耐热冲击的封接件。贵金属合金如金镍、金铜、银钯等，因其熔流点合适，皆用作钎焊焊料。

虽然通常要求纯金属杂质含量极低，但为了改善其性能，常有目的地引入微量添加剂，如在无氧铜中添加氧化铝，在低钴可伐中添加锆，都是为了防止晶粒长大，从而提高材料的高温强度。作为阴极底金属，一般在纯镍中加入微量的钙、锶、钡或镁，以降低阴极工作温度（见真空电子器件金属材料）。

包括玻璃、陶瓷和晶体材料。它们都具有介电强度高和对电磁波各频段透过率高的特点。

真空电子器件用的玻璃，按与之封接的金属可分为钨封玻璃、钼封玻璃、可伐封玻璃和铁封玻璃。按其软化点高低可分为特硬玻璃、硬玻璃和软玻璃。按其主要成分分类有石英玻璃、硅铝玻璃（特硬玻璃）、硼硅玻璃（硬玻璃）、碱石灰玻璃（软玻璃）和铅硼玻璃（软玻璃）。这些玻璃的软化点越高，热膨胀系数越小。非硅酸盐玻璃，如镓酸盐玻璃、碲酸盐玻璃、硫属玻璃等，可用作透红外线的窗口材料。

真空电子器件用的陶瓷以含氧化铝90％以上的高铝瓷为主，最常用的高铝瓷含氧化铝94％～96％。高铝瓷的介质损耗低、微波透过率高、机械强度高、导热良好并容易制造，故使用范围最广。性能与氧化铝相似的氧化铍瓷含氧化铍99％以上，其热导率远高于氧化铝瓷，但因氧化铍粉有剧毒而限制使用。硅酸盐瓷已很少用于真空电子器件，只有镁橄榄石瓷尚少量用于与钛封接。非氧化物瓷如氮化硼、氮化硅等也有介质损耗低、热导率高的优点，但尚存在制造困难和化学稳定性差的问题，只少量用于器件内部。

晶体材料有云母、合成云母和人造蓝宝石等，常用作器件内部的支撑材料和窗口材料；金刚石和人造聚晶金刚石是最好的导热介电材料。离子晶体，如氟化锂、氟化钙、溴化铊等是远红外和短紫外线的优良窗口材料（见真空电子器件介质材料）。

纯度必须极高，微量杂质常使其性能明显变差。但有些化工材料又必须有目的、有控制地引入必需的添加剂以提高其性能。作为阴极发射物质的有碳酸盐、钨酸盐、钪酸盐和硼化镧等。作为显示材料的有添加不同激活剂的硫化物和硅酸盐等；作为光电材料的有砷化镓等Ⅲ-Ⅴ族化合物;作为光电导材料的有氧化铅、硫化锑、硒化镉、碲化锌镉等；作为热释电材料的有硫酸三甘肽及其同类型晶体、聚二氯乙烯、钽酸锂等。石墨具有良好的导热导电性能，而且次级电子发射系数低，是制作栅极、阳极和石墨乳的优选材料。超纯惰性气体和超纯氢、氮等气体常用于充气管或某些摄像管，作为离子本底（见真空电子器件化工材料）。

参考书目

Walter H.Kohl， Handbook of Materials and Techniques for Vacuum Devices，Reinhold Pub Corp.，New York，1967.Werner Espe， Materials of High Vgcuum Techno-logy，VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften，Berlin，1966.