一种电子枪分析设计

设计一种大功率轰击型六硼化镧电子枪。以传热学理论基础和重要结论为依据,得出能减小阴极电子枪热量损失的几个设计与材料选取原则。利用有限元法对轰击型六硼化镧电子枪阴极模型进行热模拟。依据模拟结果设计一种轰击型六硼化镧阴极电子枪,其发射面直径为2.0 mm,当加热功率为80.0 W时,阴极温度达到1 569℃所发射电子束束流密度达到5.55 A/cm2,并且发射稳定、束斑均匀、发散度小,反复暴露于大气后仍能正常工作。     

六硼化镧阴极

本文综述了紫红樱桃色六硼化镧粉末的制造过程以及间热式、直热式六硼化镧阴极的结构和性能.着重指出了利用冷压、热压等手段制造出几种六硼化镧阴极结构及其更复杂形状可能的途径.对工作过程中六硼化镧阴极表面出现正电性薄膜的两种不同论点,作了较详细的阐述.最后,还指出在六硼化镧阴极基金属的表面涂敷一层二硅化钼或经碳化处理,可防止硼原子向基金属内部扩散,能更进一步延长阴极的有效使用寿命.     

硼化镧薄膜的发射特性研究

LaB6阴极凭借其优良的发射特性已广泛应用于各种大电流密度的电子源，但是硼化镧薄膜的制备方法以及其发射特性还未得到深入的研究，本文对在Ta金属基底材料上使用电子束蒸发法得到的硼化镧薄膜表面型貌使用扫描电子显微镜进行了观测，使用XPS紫外光电子能谱仪测量了其原子比，薄膜显示出良好的发射特性，利用热发射测量逸出功，利用Richardson直线法计算得到薄膜材料的逸出功为2．64eV。     

六硼化镧与钡钨空心阴极的放电特性实验研究

空心阴极作为电推力器点火和羽流中和的核心部件,其内部气体放电特性对于阴极的工作性能起着决定性的作用.本文对基于不同发射体的钡钨空心阴极和六硼化镧阴极的放电特性进行了系统的实验研究,结果表明:随着阴极工作参数的不同,两种阴极的放电均表现为三种典型的放电模式;在相同的工作参数下,六硼化镧阴极可维持的放电电流较钡钨阴极的大,工作电流范围也更宽,但钡钨阴极工作时的放电电压更加稳定,应用于霍尔推力器时,有利于推力器工作效率的提高和稳定.     

场致发射阵列阴极制备工艺研究

在修改常规Spindt型阴极制备工艺的基础上制作出低电压驱动且具有亚微米栅极孔径的场发射阵列,采用硅的局部氧化工艺制备栅极绝缘层,利用硅的侧向氧化使栅极孔径降低到亚微米量级,腐蚀出微腔阵列,通过固定角度蒸发铝制作牺牲层,再利用电子束蒸发钼,在微腔里沉积钼尖锥,去除牺牲层,成功制备出钼尖锥场发射阵列.为了改善场发射性能,制作出了六硼化镧尖锥阵列.分别对钼尖锥阴极阵列和六硼化镧尖锥阴极阵列的场发射特性进行了测试.本文研究对场发射阵列在实际中应用有着重要的意义.     

阴极气体中毒

阴极中毒是因发射表面上吸附气体层之故。吸附气体的量与吸附热、气体压强以及阴极温度有关。吸附的气体在阴极表面上形成带电偶极子,它导致逸出功增加,从而引起发射下降或阴极中毒。因为偶极矩大小和吸附气体的量非定量所知,所以通过实驗測量阴极中毒。本文叙述使用的实驗裝置和实驗方法。介紹的实驗結果包括鎢阴极、六硼化鑭阴极和浸漬镧的碳化鎢阴极受氧的中毒。六硼化鑭阴极的抗氧中毒的能力强于鎢或浸漬鑭的磺化鎢阴极。还测量了六硼化鑭阴极受氮、二氧化碳、空气、氬和氫等气体的中毒特性。测得的鎢阴极、六硼化鑭阴极和浸漬鑭的磺化鎢阴极受氧中毒的特性,与其他不同类型阴极受氧中毒的数据作了比較。这就为选择使用在中毒环境下的阴极提供定量基础。     

六硼化镧电子枪的电子束能量分散度

一、引言六硼化镧阴极电子枪热发射电子束的能量分散度决定于热初速零散、布希(Boersh)效应和仪器加速电压的稳定度等。当仪器加速电压的稳定度足够高时,电子束的能量分散度主要决定于热初速零散和布希效应。我们用JEM—100CX透射电子显微镜所附带的电子能量分析器,测试了中国科学院北京科学仪器厂生产的六硼化镧阴极电子枪发射电子束的能量分散度,结果是2电子伏。     

适用于PDP的透明六硼化镧薄膜性能研究

采用电子束蒸发方法在商用PDP玻璃衬底和Ta衬底上沉积六硼化镧薄膜。分别对PDP玻璃衬底上沉积的六硼化镧薄膜的可见光范围内的透过率、薄膜生长取向和附着力进行了研究;对钽衬底上沉积的六硼化镧薄膜阴极的逸出功进行了研究。结果表明,制备的六硼化镧薄膜厚度为43nm时,在可见光范围内透过率大于90%,优于传统MgO保护层;六硼化镧薄膜具有(100)晶面择优生长的特点,薄膜的晶格常数与靶材相差小于0.2‰,薄膜的晶粒细小,成膜致密均匀;制备的透明六硼化镧薄膜的逸出功为2.56eV。     

单晶和多晶LaB6阴极发射性能的实验研究

讨论了由国内外3个不同来源的六硼化镧（LaB6)制成的阴极的发射性能，用标号1^#,2^#,3^#表示，其中1^#是LaB6单晶阴极，2^#,3^#分别是国外和国产的多晶阴极。实验主要测试了它们的发射特性，并作了简单分析，同时运用扫描电子显微镜、扫描俄歇微探针，X射线晶格衍射分析等手段对LaB6材料进行了分析，比较了LaB6材料质量与发射性能的关系。文中还对部分阴极电子学的重要结信纸及典型数据处理方法作了补充。     

利用激光沉积研究镧钼阴极表面发射机制

为了研究镧钼阴极表面发射机制,采用专为研究阴极设计的与俄歇能谱仪相连的脉冲激光沉积装置制备薄膜阴极.通过测量阴极发射性能和原位分析表面成分(原子数分数),研究了阴极表面元素镧La和氧O变化对阴极发射性能的影响.实验发现随着阴极表面镧膜变薄,阴极发射性能逐渐减弱;阴极发射性能与表面元素La,O 的含量有关,表面层中La/O越高,阴极的发射性能越好.结果表明,传统的单原子层理论无法解释镧钼阴极的发射机制;超额镧在镧钼阴极的发射中起到了关键作用.     

六硼化镧空心阴极加热效率研究

为研究热屏蔽层对六硼化镧空心阴极加热效率的影响,建立了理论模型进行热力学计算,并通过实验对计算结论加以验证。结果证明,热屏蔽层的应用能够有效地反射热辐射,减少热能散失,降低加热功率,提高空心阴极加热效率,加热效率提高约17%。     

Field Emitters Using Inverse Opal Structures

Electronics to be used in space must often perform in high temperature or radiation hard environments that render conventional solid‐state technologies unable to meet mission requirements. As a result, microscale and nanoscale field emission devices are being explored as fundamental components of electronics capable of operating in these harsh environments. Wide scale implementation of these devices is hindered by the difficulty of fabricating large, mechanically stable, uniform arrays of sharp emitting tips. This work presents a scalable method to produce uniform arrays of field emitting tips. Polystyrene spheres are applied as a template for electrochemical deposition. An electrochemical etching process is developed to sharpen tips to a radius of curvature of 5–10 nm, optimizing them for field emission applications. The flexibility of the fabrication process allows for device optimization in terms of tip geometry, density, and constituent material to achieve high field enhancement factors, exceeding 100. Miniaturized field emitting diode and gated triode devices are fabricated. Finally, the electrochemically deposited material is used as a scaffold for the deposition of a refractory, low work function emitting layer, and the hybrid cathode is characterized as a field emitter at temperatures up to 300 ºC.     

LaB6场发射阴极阵列的制备工艺研究

利用微细加工技术在单晶LaB;材料上制备出了场发射二极管阴极阵列.具体工作是结合半导体工艺,采用薄膜沉积、涂胶、曝光、显影、刻蚀以及电化学腐蚀等一系列工序制备出了性能良好的尖锥阵列.工作的重点是覆有掩膜层单晶LaB6材料的电化学腐蚀.通过大量实验摸索出了最佳的工艺参数(包括电解液类型及浓度、电解电流、电解时间等),得到了具有一定表面形貌及阵列高度且底面平整度良好的场发射阴极阵列.     

LaB6阴极在电子束曝光机中的应用研究

本文报告了LaB_6阴极在电子束曝光机中的应用特性,叙述了一些有重要意义的实验结果。     

丝网印刷制备适用于AC-PDP的LaB6介质保护层的研究

为了进一步降低PDP面板着火电压,提高其放电效率,采用丝网印刷方法在商用PDP玻璃衬底上印刷LaB6薄膜.分别对PDP玻璃衬底上印刷的LaB6薄膜的可见光范围内的透过率、薄膜表面形貌进行了研究;对印刷了LaB6薄膜的PDP玻璃衬底进行了封装,测试了其在Xe-Ne环境下的放电特性.结果表明,印刷了LaB6作为添加层的放电单元相比传统单一MgO保护层的放电单元,其着火电压和放电延迟分别降低了5％和25％.说明采用高二次电子发射系数的六硼化镧材料能够有效提升PDP的放电性能.     

光泵浦垂直外腔面发射激光器斜率效率的分析

研究了光泵浦垂直外腔面发射激光器(OPS-VECSEL)的湿法腐蚀工艺,采用快速腐蚀和精细选择腐蚀相结合的腐蚀方法,使得衬底能被干净地腐蚀掉,并精确停留在阻挡层,得到高平整度的外延片表面,提高了泵浦效率,降低了散射损耗。从理论上分析了外延片表面粗糙度与OPS-VECSEL斜率效率的关系,得出如果在外延片上镀一层λ/4单介质增透膜,能进一步提高VECSEL的斜率效率。     

Temperature effects on tungsten etching

The influence of the substrate temperature (from T_s = +20°C to T_s = −45°C) on the etching characteristics (etch rate and anisotropy) of tungsten material has been investigated using a surface-wave sustained magnetoplasma reactor operated with SF₆. By correlating the F-atom concentration and the ion current density to the etching characteristics, we found that ion-assisted etching becomes more important than spontaneous chemical etching as the substrate temperature and SF₆ gas pressure decrease, ensuring, in absence of external biasing, high etching anisotropy together with high microscopic uniformity for submicrometer features (0.2 to 1 μm). Our results reveal the competitive influence between substrate temperature (which inhibits spontaneous chemical reaction as it is lowered) and gas pressure (which favours spontaneous chemical reaction as it is increased). Obtaining high anisotropy requires, in the present case, a substrate temperature of T_s = −20°C for P = 0.5 mTorr and a temperature as low as T_s = −35°C for P = 1.5 mTorr.     

添加剂在扩散式阴极基底中的作用

文章着重介绍掺入扩散式有基底中添加剂Ｃｒ２Ｏ３,ＩｎＯ,Ｉｎ２Ｏ３,ＺｒＯ２,ＴｉＯ２,ＴｉＯ２＋Ｈ２ＩｒＯ６,不仅降低了阴极的逸出功,增大了发射电流密度降低了工作温度,延长了寿命,减少了发射物质蒸发,还增强了耐离子轰击特性。