钡钨阴极具有高导热性（100-150 W/(m·K)）、良好导电性、极高熔点（钨基体 ~3422°C）、低功函数（1.5-2.0 eV）和多孔表面结构，适合高温热电子发射应用。其物理性质受钨基体主导，钡化合物浸渍优化发射性能，但略降低导热和导电性。
- 晶体结构：
- 钨基体：体心立方（BCC），晶格常数约 3.16 Å，多孔多晶结构，晶粒尺寸 1-10 微米，孔隙率 15-30%。
- 钡化合物：主要为氧化钡（BaO），面心立方（FCC），晶格常数约 5.54 Å，呈纳米级晶粒（几十到几百纳米）或薄层，浸渍于钨基体孔隙内。
- 密度：
- 钨基体密度约 19.25 g/cm³（接近纯钨）。
- 整体密度因多孔结构和钡化合物（BaO 密度约 5.72 g/cm³）略降低，约为 15-17 g/cm³，具体取决于孔隙率和浸渍量。
- 导热性：
- 钨基体导热系数约 173 W/(m·K)（室温）。
- 钡化合物导热性较低（约 1-10 W/(m·K)），整体导热系数略低于纯钨，约为 100-150 W/(m·K)，视结构而定。
- 导电性：
- 钨基体电导率高，电阻率约 5.6 µΩ·cm（室温）。
- 钡化合物（BaO）为绝缘体，浸渍后整体电阻率略升，但仍保持良好导电性，适合热电子发射。
- 熔点：
- 钨基体熔点约 3422°C，赋予阴极优异的高温稳定性。
- 钡化合物（BaO）熔点约 1923°C，限制阴极最高工作温度（通常 800-1100°C）。
- 热膨胀系数：
- 钨基体约 4.5 × 10⁻⁶ K⁻¹（室温）。
- 钡化合物热膨胀系数较高（BaO 约 10-15 × 10⁻⁶ K⁻¹），界面可能产生微应力。
- 功函数：
- 纯钨功函数约 4.5 eV。
- 浸渍钡化合物并高温激活后，表面功函数降至 1.5-2.0 eV，显著提高热电子发射效率。
- 表面形态：
- 多孔钨基体含 1-10 微米微孔，表面粗糙。
- 钡化合物浸渍后形成纳米级晶粒或薄层，激活后表面可能有单层钡原子。
- 机械性能：
- 钨基体硬度高（维氏硬度约 350-400 HV），但多孔结构可能降低整体强度。
- 抗高温蠕变和离子轰击能力强，适合真空电子器件。
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