钡钨阴极的电化学性质以低功函数（1.5-2.0 eV）、高热电子发射能力（1-10 A/cm²）和良好电导率（受钨基体主导）为主要特征。
- 功函数：
- 纯钨基体功函数约 4.5 eV。
- 浸渍钡化合物（BaO）并经高温激活后，表面形成单层或亚单层钡原子，功函数降至 1.5-2.0 eV，显著增强热电子发射效率。
- 热电子发射性能：
- 在工作温度（约 800-1100°C）下，钡钨阴极表现出优异的热电子发射能力，电流密度可达 1-10 A/cm²，远高于纯钨阴极（约 0.1 A/cm²）。
- 发射稳定性好，归因于钡化合物在高温下持续补充表面活性钡原子。
- 表面电化学活性：
- 钡化合物（BaO）在高温下部分分解，释放游离钡原子或Ba-O偶极子，降低表面势垒，促进电子逸出。
- 表面钡原子易与残余气体（如氧气或水蒸气）反应，可能导致发射性能 временное снижение，需在高真空环境下操作。
- 电导率：
- 钨基体具有高电导率，电阻率约 5.6 µΩ·cm（室温）。
- 钡化合物为绝缘体（BaO 电阻率 > 10⁸ Ω·cm），但因浸渍于多孔钨基体且层薄，整体电导率仍较高，适合作为阴极材料。
- 化学稳定性：
- 钨基体在真空或惰性气氛下化学稳定性极高，耐腐蚀。
- 钡化合物对环境敏感，易与水蒸气、氧气或二氧化碳反应，生成碳酸钡（BaCO₃）等非活性物质，降低发射性能。因此，需在 10⁻⁶ Pa 或更高真空度下使用。
- 电极电位与界面行为：
- 钡钨阴极在工作时，表面钡原子与钨基体形成界面偶极层，降低表面电位，增强电子发射。
- 界面可能存在微量电化学反应（如钡原子的氧化还原），但因主要在真空环境中，传统电化学腐蚀较少。
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