W-Y2O3高温阴极的次级发射及应用研究

针对在医用磁控管中所使用的一种W-Y2O3高温阴极进行了研究。研究结果表明:阴极具有良好的次级发射性能,在阴极低温状态(约600℃)下最大次级发射系数δmax为2.45,满足器件对次级发射阴极的要求。另外,在实际应用方面的研究表明,阴极在某型号医用磁控管中的工作温度在1400～1500℃左右,电流密度达到7.4A/cm2,输出功率超过4MW。上述研究表明,此阴极是一种有效的次级发射源。     

磁控管用新型直热式稀土铪酸钆陶瓷阴极研究

为了提高大功率磁控管的输出功率,延长其使用寿命,采用难熔稀土氧化钆和过渡金属氧化铪制备大功率磁控管用新型直热式稀土铪酸钆陶瓷阴极,并对该阴极的热发射特性和寿命特性等进行了测试,热发射测试结果显示该阴极在1300℃ br即可提供0.1A/cm²发射电流密度,1600℃ br下可提供超过1.93A/cm²的发射电流密度.寿命实验结果显示,该阴极在1500℃ br,直流负载为0.5A/cm²的条件下,寿命已经超过4000h.最后,利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪、氩离子深度刻蚀俄歇电镜等设备分别对该阴极活性物质的分子结构,阴极表面微观形貌、元素成分及含量等进行了分析.结果表明,高温烧结合成了单一的铪酸钆物相,烧结过程中当一种Gd³⁺价稀土氧化钆掺入Hf⁴⁺价的过渡金属氧化铪时,会发生离子置换固溶,为了保持铪酸钆晶格的电中性,晶格中就会产生一个氧空位.当阴极在激活、老练、热发射测试时,会加速氧空位的生成,产生的氧空位越多,阴极表面导电性就会越好,这间接降低了逸出功,从而提高了阴极的热发射能力.     

磁控管用新型直热式稀土铪酸钆陶瓷阴极研究

为了提高大功率磁控管的输出功率,延长其使用寿命,采用难熔稀土氧化钆和过渡金属氧化铪制备大功率磁控管用新型直热式稀土铪酸钆陶瓷阴极,并对该阴极的热发射特性和寿命特性等进行了测试,热发射测试结果显示该阴极在1300℃br即可提供0.1A/cm²发射电流密度,1600℃br下可提供超过1.93A/cm²的发射电流密度.寿命实验结果显示,该阴极在1500℃br,直流负载为0.5A/cm²的条件下,寿命已经超过4000h.最后,利用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪、氩离子深度刻蚀俄歇电镜等设备分别对该阴极活性物质的分子结构,阴极表面微观形貌、元素成分及含量等进行了分析.结果表明,高温烧结合成了单一的铪酸钆物相,烧结过程中当一种Gd³⁺价稀土氧化钆掺入Hf⁴⁺价的过渡金属氧化铪时,会发生离子置换固溶,为了保持铪酸钆晶格的电中性,晶格中就会产生一个氧空位.当阴极在激活、老练、热发射测试时,会加速氧空位的生成,产生的氧空位越多,阴极表面导电性就会越好,这间接降低了逸出功,从而提高了阴极的热发射能力.     

超二代像增强器多碱阴极电子逸出机理研究

测量了超二代像增强器多碱阴极的光谱反射率和透射率,计算了多碱阴极的光谱吸收率.从光谱吸收率看出,当波长大于850 nm 以后,多碱阴极的吸收率下降很快,但当波长大于915 nm 之后,吸收率的下降变慢,同时吸收率低于5%.这说明多碱阴极的 Na2KSb 膜层存在一个915 nm 的长波吸收限,入射光的波长如果大于该吸收限,多碱阴极将不吸收.多碱阴极在吸收光子之后的电子跃迁过程中,跃迁电子的能量增加小于所吸收的光子能量,即存在“能量损失”.光子的能量越高,跃迁电子的能级越高,能量损失越大.超二代像增强器 Na2KSb 阴极膜层在 Cs 激活之后,荧光的峰值波长向短波方向移动,发生“蓝移”现象,表明多碱阴极 Na2KSb 膜层在进行表面 Cs 激活之后,跃迁电子的能级有所升高.多碱阴极无论是单独采用 Cs 激活还是采用 Cs、Sb 同时激活,光谱响应的长波阈值基本相同,但光谱响应却不相同,原因是采用 Cs、Sb 同时激活时,Na2KSb 阴极膜层存在“体积”效应.由于 Na2KSb 阴极存在长波吸收限,对应的光子能量为1.35 eV,因此如果多碱阴极的逸出功进一步降低并且低于1.35 eV 时,尽管多碱阴极的光谱响应会进一步提高,但光谱响应的长波阈并不会向长波方向延伸,此时多碱阴极光谱响应的长波阈值由其长波吸收限所决定.     

铁电阴极电子发射实验研究

为提高铁电阴极材料的电子发射电流密度及电子束品质,采用等静压成型工艺制备PZT铁电阴极样品,研究了真空度、温度、极间距、收集极和极间铜网等测试条件对其电子发射性能的影响。结果表明:利用等静压成型工艺制备样品,并进行硅橡胶绝缘层保护,在真空度高于10–3Pa,极间距为2.5mm,并在极间添加铜网,采用石墨收集极情况下进行电子发射实验,可获得铁电阴极样品测试最佳效果。     

环形火山口式硅边缘阴极发射体特性研究

本文首次提出了新型环形火山口式边缘阴极发射体结构．采用国内现有的半导体工艺制备了这种结构的阴极发射体和二极管阵列．在高超净室的大气和10－4Pa真空下测量了这种二极管阵列的I－V特性．大气下发射的开启电压大约为150伏,真空下的发射开启电压大约为70伏．最后还讨论了制备工艺中光刻套准偏差对发射的影响．分析结果表明偏心对发射的影响并不很明显．     

Na2KSb光电阴极与GaAs光电阴极比较研究

测量了三代像增强器和超二代像增强器的阴极光谱反射率,结果表明在500~800 nm波长范围内,GaAs阴极的平均光谱反射率仅为6.5%,而Na2KSb阴极的平均光谱反射率却高达22%.采用减反技术之后,Na2KSb阴极的平均光谱反射率降为10%,与GaAs阴极相比还有一定的差距,因此还有进一步改进和提高的空间.测量了三代像增强器和超二代像增强器光电阴极的荧光谱,结果表明在785 nm波长激光的激发条件下,GaAs阴极的荧光谱峰值波长与Na2KSb阴极的荧光谱峰值波长基本相同,但荧光谱半峰宽和峰值强度却区别很大.说明GaAs阴极和Na2KSb阴极在吸收785 nm波长光子后,所激发的电子跃迁的能级基本相同,但跃迁电子的数量区别却很大.GaAs阴极荧光谱的半峰宽较窄,说明GaAs阴极的晶格较Na2KSb阴极的晶格更完整.当Na2KSb阴极的膜层厚度从180 nm变为195 nm之后,由于跃迁电子距真空界面的距离增大,因此导致短波的量子效率减小.尽管膜层厚度加厚,长波光子的吸收更充分,但因受到电子扩散长度的限制,长波量子效率仅仅略有增加.这说明Na2KSb阴极的电子扩散长度远远小于GaAs阴极的电子扩散长度.GaAs阴极表面吸附 Cs-O 层之后,表面电子亲和势会降低,而多碱阴极表面吸附 Cs-Sb 层之后,不仅表面电子亲和势会降低,而且跃迁电子的能级会提高,跃迁电子的数量也会增加,这说明多碱阴极在进行表面 Cs 激活之后,阴极膜层内部的能带结构发生了变化.所以要提高多碱阴极的灵敏度,除了要控制好表面的Cs激活工艺之外,还需要控制好Na2KSb基础层的结构.只有一个结构良好的Na2KSb基础层,在Cs激活之后,能带结构的变化才会有利于跃迁电子能级的提高.     

W-Y2O3金属陶瓷阴极的二次发射

大功率磁控管用的高温阴极一般都含有放射性元素钍。但是文献[7]谈到了应用其他发射材料(主要是稀土氧化物)的可能性。 我们用氧化钇为发射物质研制成功了一种可用于大功率磁控管中的高温阴极—     

场致电子发射阴极及其制备方法的研究

文章对石墨、金刚石、非晶碳及碳纳米管等常用场发射冷阴极材料的结构、在场发射方面的应用和发展进行了介绍和分析,认为碳纳米管是场发射冷阴极的首选材料。并结合其原理和性能对电弧放电法、脉冲激光熔蒸法、化学气相沉积法、等离子增强化学气相沉积法等场发射阴极制备方法进行了探讨,认为等离子增强化学气相沉积法因可以实现低温原位生长而具有较好的发展趋势。