鋇鎢電極（通常指含鋇的鎢基儲(chǔ)備式陰極）在脈沖激光器，特別是氣體放電激勵(lì)的脈沖激光器中扮演著至關(guān)重要的角色，主要作為高性能陰極使用。它的應(yīng)用核心在于提供高效、穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命的電子發(fā)射源，以支撐激光器所需的強(qiáng)電流、高重復(fù)頻率的脈沖放電。
鋇鎢電極在脈沖激光器中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
1. 高效熱電子發(fā)射：
鋇鎢陰極是一種儲(chǔ)備式擴(kuò)散陰極或浸漬陰極。其核心是在多孔鎢基體中浸漬含有活性物質(zhì)（如鋇鋁酸鹽、鋇鈣鋁酸鹽）的發(fā)射物質(zhì)。當(dāng)陰極加熱到工作溫度時(shí)，內(nèi)部的活性鋇原子通過鎢基體的孔隙擴(kuò)散到陰極表面，形成一個(gè)單原子層（或亞單原子層）的鋇覆蓋層。這個(gè)鋇層顯著降低了鎢表面的逸出功。逸出功的降低意味著在相同溫度下，電子更容易從陰極表面發(fā)射出來，或者在較低溫度下就能獲得所需的發(fā)射電流密度。在脈沖激光器的放電中，需要在極短時(shí)間內(nèi)建立強(qiáng)大的電流脈沖。鋇鎢陰極的低逸出功特性使其能夠提供極高的脈沖發(fā)射電流密度，這是觸發(fā)和維持高能、高效率激光脈沖所必需的。
2. 高電流承載能力與穩(wěn)定性：
鎢基體本身具有高熔點(diǎn)、高熱導(dǎo)率和良好的機(jī)械強(qiáng)度，能夠承受放電過程中的高溫和離子轟擊。內(nèi)部的活性物質(zhì)儲(chǔ)備庫可以持續(xù)向表面補(bǔ)充鋇原子，補(bǔ)償在放電過程中因蒸發(fā)、濺射或離子轟擊造成的損失，維持發(fā)射層的穩(wěn)定性。這使得鋇鎢陰極能夠承受脈沖激光器工作狀態(tài)下反復(fù)的大電流沖擊，保持發(fā)射性能穩(wěn)定，不易“中毒”或快速衰減，保證了激光器輸出的穩(wěn)定性和長(zhǎng)壽命。
3. 長(zhǎng)壽命：
得益于內(nèi)部的活性物質(zhì)儲(chǔ)備和緩慢的消耗速率（在合理的真空環(huán)境和放電條件下），鋇鎢陰極的壽命通常遠(yuǎn)優(yōu)于其他類型的陰極。在維護(hù)良好的高/超高真空系統(tǒng)中，壽命可達(dá)數(shù)千甚至上萬小時(shí)。對(duì)于工業(yè)應(yīng)用和科研中需要長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行的脈沖激光器（如準(zhǔn)分子激光器、銅蒸氣激光器等），長(zhǎng)壽命陰極至關(guān)重要，減少了維護(hù)停機(jī)時(shí)間和運(yùn)行成本。
4. 適用于脈沖工作模式：
鋇鎢陰極的發(fā)射響應(yīng)快，能夠很好地跟隨脈沖放電的要求。在脈沖間隔期間，表面的鋇層可以得到一定程度的恢復(fù)。非常適合高重復(fù)頻率（kHz甚至更高）脈沖激光器的需求，確保每個(gè)脈沖都能獲得穩(wěn)定可靠的電子發(fā)射來啟動(dòng)放電。
5. 相對(duì)較低的工作溫度：
雖然工作溫度仍很高，但相比需要達(dá)到同等發(fā)射電流密度的純鎢陰極等，工作溫度顯著降低。這有利于熱負(fù)荷對(duì)激光器整體結(jié)構(gòu)的影響，提高了系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性。
