CN113005404B - 碱金属源的制备装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种碱金属源的制备装置及制备方法，该碱金属源的制备装置包括：第一金属筒，具有沿轴向贯穿的内腔；隔离结构，将所述第一金属筒的内腔分隔成第一容纳空间和第二容纳空间；金属海绵体，位于所述第一容纳空间中，在所述金属海绵体和隔离结构之间形成用于放置碱金属原材料的子容纳空间；热子，位于所述第二容纳空间中。本发明还提供了利用该制备装置制备碱金属源的方法和该制备装置的制备方法。本发明实现了碱金属源的蒸发速率及蒸发方向可控。

Description

碱金属源的制备装置及制备方法

技术领域

本发明涉及碱金属源技术领域，特别涉及碱金属源的制备装置及制备方法。

背景技术

1887年，当Hertz观察到用紫外线照射阴极可以在距离较大的两电极间引起火花放电时，他发现了光电效应，1905年被爱因斯坦的量子理论所解决。1929年后，人们发现了银氧铯光电阴极，这种光电阴极比以前所用材料的量子效率要高出两个量级，而且对整个可见光谱，包括近红外都是灵敏的。随着银氧铯阴极的出现，光电阴极的研究重点放在探求量子效率更高及光谱响应特性不同的其它复杂材料上。光电阴极的第一个重要应用是从影片再现声音，接着是各种各样的光电变换装置，如光电倍增管、摄影管等。其后又发现了锑铯阴极及多碱光电阴极，使光电阴极更广泛地被应用在军事、摄影、辐射探测等高科技领域。例如微光夜视仪就是利用夜间的星光，月光等弱光使景物通过物镜进入像增强管，最后得到增强而呈现在荧光屏上。夜视仪可供各种步兵武器的夜间瞄准，也可供坦克、装甲车及其它车辆的夜间行驶以及航空夜间观测、导弹制导等。在高速摄影领域，光电阴极也占据非常重要的地位。碱金属光电阴极制备离不开碱金属源，因此研究碱金属源，对光电子发射的理论和应用都具有十分重要的学术价值和应用价值。

传统的碱金属源是采用金属镍管加热制备，就是在镍管内充入碱金属发射材料，把镍管两端夹扁，然后在镍管上采用激光打出一些孔洞。但这种碱金属源的蒸发速率及方向不易控制。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种碱金属源的制备装置及制备方法以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的第一个方面，提供了一种碱金属源的制备装置，包括：第一金属筒，具有沿轴向贯穿的内腔；隔离结构，将金属筒的内腔分隔成第一容纳空间和第二容纳空间；金属海绵体，位于第一容纳空间中，在金属海绵体和隔离结构之间形成用于放置碱金属原材料的子容纳空间；热子，位于第二容纳空间中。

作为本发明的第二个方面，提供了一种利用上述制备装置制备碱金属源的方法，包括：将碱金属原材料放置于制备装置的第一容纳空间中；加热热子，使碱金属原材料产生的碱金属蒸气通过金属海绵体的孔洞蒸发，形成碱金属源。

作为本发明的第三个方面，提供了一种上述碱金属源制备装置的制备方法，包括：利用隔离结构将第一金属筒分隔为第一容纳空间和第二容纳空间；将金属海绵体放入第一容纳空间，在金属海绵体和隔离结构之间形成用于放置碱金属原材料的子容纳空间；将热子放入第二容纳空间。

从上述技术方案可以看出，本发明的碱金属源的制备装置及制备方法具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

(1)本发明碱金属源的制备装置，由于设置金属海绵体，通过调节金属海绵体的孔洞直径和海绵体的厚度，可调节碱金属原材料产生的碱金属蒸汽的蒸发速率。

(2)本发明的碱金属源的制备装置，由于金属海绵体是设置于第一金属筒的容纳空间中，使得碱金属蒸汽通过金属海绵体沿第一金属筒轴向蒸发，从而实现碱金属蒸汽蒸发方向可控。

附图说明

图1是传统碱金属源结构示意图；

图2是本发明的碱金属源的制备装置结构示意图；

图3是本发明的碱金属源的制备装置的制备流程图。

附图标记说明

1 热子

2 焊点

3 第二金属筒

4 第一金属筒

5 碱金属原材料

6 金属海绵体

7 孔洞

8 镍金属管

具体实施方式

本发明提供一种蒸发速率及方向可控的碱金属源及其制备方法，通过改变金属海绵体的孔度和厚度来调节碱金属源的蒸发速率，同时，使碱金属源沿着特定的方向蒸发，解决传统碱金属源的蒸发速率及方向不易控制的问题。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

根据本发明的实施例，提供了一种碱金属源的制备装置，包括：第一金属筒4，具有沿轴向贯穿的内腔；隔离结构，将第一金属筒4的内腔分隔成第一容纳空间和第二容纳空间；金属海绵体6，位于第一容纳空间中，在金属海绵体6和隔离结构之间形成用于放置碱金属原材料5的子容纳空间；热子1，位于第二容纳空间中。

本发明碱金属源的制备装置，通过调节金属海绵体6的孔洞7直径和金属海绵体6的厚度可调节碱金属原材料5产生的碱金属蒸汽(即碱金属源)的蒸发速率。同时可以使得碱金属蒸汽沿第一金属筒4轴向蒸发，从而实现碱金属蒸汽的蒸发方向可控。

根据本发明的实施例，隔离结构为一端开口的第二金属筒3，设置于第一金属筒4内，并不以此为限。在其他实施例中，隔离结构还可以是设置于第一金属筒4内的隔离板。

根据本发明的实施例，第二金属筒3的端部与第一金属筒4的端部通过焊接固定，焊接方式可为激光或电子束焊接。

根据本发明的实施例，第一金属筒4和第二金属筒3的材料分别包括钨、钼、镍中的一种或者多种的合金。第一金属筒4和第二金属筒3的材料为熔点高、蒸汽压低、且不与碱金属反应的材料。

根据本发明的实施例，金属海绵体6的材料包括镍、钨、钼中的任一种或多种的合金。金属海绵体6的材料为熔点高、蒸汽压低、且不与碱金属反应的材料。

根据本发明的实施例，金属海绵体6的孔洞直径为1μm-100μm。可以通过改变金属海绵体6的孔洞7直径来调节碱金属源的蒸发速率。

根据本发明的实施例，金属海绵体6的厚度为1mm-100mm。可以通过改变金属海绵体6的厚度来调节碱金属源的蒸发速率。

根据本发明的实施例，碱金属原材料5包括碱金属盐及还原剂。

根据本发明的实施例，碱金属盐包括钠、钾或铯的铬酸盐或氯盐，还原剂包括锆铝粉或钙。

根据本发明的实施例，金属海绵体6与第一金属筒4通过无缝焊接连接。

根据本发明的实施例，还提供了一种利用上述制备装置制备碱金属源的方法，包括：将碱金属原材料5放置于上述制备装置的第一容纳空间中；加热热子1，使碱金属原材料5产生的碱金属蒸气通过金属海绵体6的孔洞7蒸发，形成碱金属源。

根据本发明的实施例，还提供了一种如上所述的制备装置的制备方法，包括：

步骤A：利用隔离结构将第一金属筒分隔为第一容纳空间和第二容纳空间；

步骤B：将金属海绵体6放入第一容纳空间，在金属海绵体6和隔离结构之间形成用于放置碱金属原材料5的子容纳空间；

步骤C：将热子1放入第二容纳空间。

需要说明的是，对于上述制备装置的制备方法而言，各步骤A～C之间并无严格的先后顺序，例如，在一些实施例中，可以先设置隔离结构，然后放入金属海绵体；在一些实施例中，也可以先放入金属海绵体，然后再设置隔离结构。

根据本发明的实施例，上述制备装置的制备方法在步骤A和步骤B之间，还包括：将碱金属原材料5放入子容纳空间中。

根据本发明的实施例，以下结合图2和图3，具体说明本发明碱金属源的制备装置的制备过程，包括以下步骤：

步骤1：将钨海绵体6放入第一金属筒4的第一容纳空间中，并与第一金属筒4焊接在一起；

步骤2：将碱金属原材料5放入第一金属筒4内第一容纳空间的位于钨海绵体6上方的子容纳空间中；

步骤3：将第二金属筒3放入第一金属筒4内，并在位于第一金属筒4和第二金属筒3端部的接触点2处进行焊接，第二金属筒3与钨海绵体6之间即为该子容纳空间，第二金属筒3上方为第二容纳空间；

步骤4：在第一金属筒4的第二容纳空间内放入热子1，通过加热热子1使碱金属蒸汽通过金属海绵6的孔洞7向阴极表面蒸发，可制成碱金属源。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

至此，已经结合附图对本发明实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明碱金属源的制备装置及制备方法有了清楚的认识。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本发明的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面发明的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种碱金属源的制备装置，包括：

第一金属筒，具有沿轴向贯穿的内腔；

隔离结构，将所述第一金属筒的内腔分隔成第一容纳空间和第二容纳空间；

金属海绵体，位于所述第一容纳空间中，在所述金属海绵体和隔离结构之间形成用于放置碱金属原材料的子容纳空间，所述碱金属原材料产生的碱金属蒸气通过所述金属海绵体的孔洞蒸发，形成碱金属源；

热子，位于所述第二容纳空间中；

所述隔离结构为一端开口的第二金属筒，设置于所述第一金属筒内；

所述第二金属筒的端部与所述第一金属筒的端部通过焊接固定。

2.根据权利要求1所述的碱金属源的制备装置，其中，所述第一金属筒和第二金属筒的材料分别包括钨、钼、镍中的一种或者多种的合金。

3.根据权利要求1所述的碱金属源的制备装置，其中，所述金属海绵体的材料包括镍、钨、钼中的任一种或多种的合金。

4.根据权利要求1所述的碱金属源的制备装置，其中，所述金属海绵体的孔洞直径为1μm-100μm。

5.根据权利要求1所述的碱金属源的制备装置，其中，所述金属海绵体的厚度为1mm-100mm。

6.根据权利要求1所述的碱金属源的制备装置，其中，所述碱金属原材料包括碱金属盐及还原剂，所述碱金属盐包括钠、钾或铯的铬酸盐或氯盐，所述还原剂包括锆铝粉或钙。

7.根据权利要求1所述的碱金属源的制备装置，其中，所述金属海绵体与第一金属筒通过无缝焊接连接。

8.一种利用如权利要求1-7中任一项所述的制备装置制备碱金属源的方法，包括：

将碱金属原材料放置于所述制备装置的子容纳空间中；

加热热子，使所述碱金属原材料产生的碱金属蒸气通过所述金属海绵体的孔洞蒸发，形成碱金属源。

9.一种如权利要求1-7任一项所述的制备装置的制备方法，包括：

利用隔离结构将第一金属筒分隔为第一容纳空间和第二容纳空间；

将金属海绵体放入第一容纳空间，在所述金属海绵体和隔离结构之间形成用于放置碱金属原材料的子容纳空间；

将热子放入所述第二容纳空间。

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