음극의 재질 및 수명 > 기술 및 AS상담

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1. 텅스텐(W, Tungsten) 음극
- 재질: 순수 텅스텐 또는 Thoriated Tungsten (1~2% ThO₂ 첨가)
- 방출 방식: 열전자 방출 (Thermionic Emission)
- 작동 온도: 2500–3000°C (고온 필요)
- 워크펑션: 약 4.5 eV (전자 방출 저항 높음)
- 특징: 구조 단순, 기계적 강도 우수, 산화에 비교적 강함, 진공 요구 수준 낮음 (10⁻⁵ Torr 이상이면 충분)
- 실용 수명: 10~30시간 (고출력 EB 용접기 운용 기준)
- 장점: 내구성, 가격 저렴, 유지보수 용이, 안정적 운용
- 단점: 방출 효율 낮아 고온 필요 → 수명 단축

2. 산화물 디스펜서형 음극 (BaO, SrO 포함)
- 재질: 다공성 텅스텐 기판 + 바륨/스트론튬 산화물 침지
- 방출 방식: 열전자 방출 (저온에서 고효율 방출)
- 작동 온도: 약 1000–1100°C
- 워크펑션: 약 1.1–1.3 eV
- 특징: 전자 방출 효율 매우 높음, 고전류 운전에 적합, 대부분의 현대 EB 용접기에 사용됨
- 실용 수명: 15~50시간 (산업 현장 기준)
- 장점: 낮은 온도에서 고출력 운용 가능
- 단점: 산화물 열화, 표면 오염 시 성능 급감, 진공, 열관리 중요

3. LaB₆ (란타넘 헥사보레이트) 음극
- 재질: 고체 LaB₆ 막대 (세라믹 결정체)
- 방출 방식: 열전자 방출
- 작동 온도: 약 1600–1800°C
- 워크펑션: 약 2.4 eV
- 특징: 높은 방출 효율, 정밀 전자현미경 등에 주로 사용, 기계적 취성 큼
- 실용 수명 (EB 용접기): 불안정하거나 매우 짧음 (수 시간 내 파손 사례 다수)
- 장점: 방출 효율 높고, 빔 품질 우수
- 단점: 깨지기 쉬움, 산화 민감, 진공 불량 시 급속 열화 → 고출력 EBW에는 부적합

* 산업용 전자빔 용접기에서는 "텅스텐" 또는 "산화물 디스펜서형 음극"이 현실적이며, 수명도 예측 가능하고 운용이 안정적입니다. LaB₆ 음극은 이론 수명이 길지만, 실제 EBW 장비에서는 깨지기 쉽고 민감하여 사용이 제한적입니다.