大电流真空电弧中阳极烧蚀过程的研究进展

在大电流真空电弧开断中阳极触头的烧蚀情况将决定开断的成功与否，掌握高电压等级真空开断关键技术需要深入理解真空电弧阳极烧蚀机理。本文对国内外关于阳极烧蚀的研究进行了综述，包括阳极放电模式的分类及特点、阳极表面温度及熔融触头运动的实验测量以及阳极烧蚀数值模拟，在此基础之上总结了触头材料对阳极烧蚀的影响，对大电流真空电弧阳极烧蚀研究的未来发展方向提出了建议。     

考虑阴极斑点动态特性的真空灭弧室触头磁场计算方法研究

真空断路器广泛应用于中压电力系统中，利用触头线圈产生的磁场调控真空电弧是提高真空断路器开断能力的重要手段，然而目前的设计方法没有综合考虑阴极斑点动态运动与触头线圈磁场的耦合效应，影响其设计准确性和精度。本文建立了考虑阴极斑点与磁场耦合关系的触头磁场计算模型，根据阴极斑点分布计算触头间隙控制电弧的磁场，并由磁场推进阴极斑点运动。在四分之一匝线圈式触头下，分析了阴极斑点分布对触头磁场的影响，对比了考虑耦合关系对触头磁场计算结果造成的差异。仿真结果表明，在阴极斑点的初始扩散阶段，纵磁变化不明显，而横磁随阴极斑点扩散而变化；稳定燃弧时，考虑耦合关系与否的纵磁最大差值可达纵磁最大值的24.1%。本文所建立的模型以及计算方法为真空灭弧室触头提供了一种新的设计思路与方法。     

大电流开断时集聚型真空电弧向扩散型真空电弧的转变

本文描述了电流下降到零时，固定间隙为１０ｍｍ的平板触头间的大电流真空电弧的三种类型：（１）集聚型－－没有形成足够数量的单个阴极斑点；（２）集聚型－－除集聚的阴极根外，还有大量的阴极斑点；（３）扩散型。本文指出了大电流真空电弧在转变为扩散状态之前，最具代表性的型式是在其中同时存在触头边缘附近的集聚放电和一组自激有斑点。同时，也测量了从集聚型真空电弧向扩散型真空电弧转变的临界电流。     

不均匀纵向磁场中的大电流真空电弧

本文研究了由纵向磁场稳定的大电流真空电弧阴极斑点的分布状态。纵向磁场的结构从传统的“钟型”转变为“磁性隔层”型，而在“磁性隔层”型结构中，强大的纵磁场产生在电极边缘而消失在中心。纵磁场结构对阴极斑点的复杂影响也已经被认识。这一点在斯丁贝克原理的基础上已经得到了满意的解释。“磁性隔层”型结构代表了一种最佳纵磁场。这种纵磁场可提供均匀的电流分布和最小的电弧电压。     

碳纳米管冷阴极电子枪栅网电子通过率的仿真及实验

本文在栅网结构碳纳米管冷阴极电子枪原型器件的基础上,研究了栅网通过率对冷阴极电子枪阴极发射和电子通过率的影响。首先通过计算机仿真了栅网通过率对阴极发射电流及阳极电流的影响,在其他条件相同的情况下,栅网通过率为80%左右时可得到最大阳极电流;其次根据仿真结果加工了两种不同栅网通过率的电子枪原型并进行了测试,得到的实验结果与仿真基本一致,最后从理论上对实验结果进行了分析,对进一步研究冷阴极电子枪提供了技术依据。     

多弧离子镀TiN和(TiZrCr)N膜中宏观颗粒的SEM分析

宏观颗粒是阻碍电弧离子镀广泛应用的障碍。它们镶嵌在膜层中,或散布在膜层表面。引起薄膜微区成分和结构的突变,对于工具镀来讲不一定有害,而对于高档模具和装饰来讲无疑是有害的。由于真空电弧阴极斑点局部温度高达8000～40000K,阴极表面的微小熔池产生喷射,最终形成这些宏观颗粒。许多方法用来减少和消除真空电弧离子镀中的大颗粒。本文比较了在直流偏压、直流迭加脉冲偏压和磁场过滤电弧作用下的宏观颗粒特点。实验方法用4弧源真空电弧离子镀设备进行TiN膜的沉积,用Zr、Cr、Ti靶进行(ZrCrTi)N复合膜的共沉积。工艺条件为:电弧电流80…     

真空微波器件排气过程中烘烤温度对阴极温度的影响

研究了烘烤温度对阴极温度的影响,实验表明在烘烤温度一定时,阴极温度的变化量会随着阴极初始温度的增大而减小,阴极采用恒压加热时其温度的变化小于恒流加热时的温度变化,并从理论上对实验结果进行了定性解释。最后研究了与微波管相近的电子枪结构中阴极温度受烘烤温度的影响,实验结果为避免阴极尤其是氧化物阴极在分解激活过程中造成阴极蒸发提供了很好的实验依据。     

YAG激光诱导放电复合毛化坑形貌研究

从机理上讨论了激光诱导放电采用阴极性放电可改善放电坑形貌,并从实验上得出放电坑直径在不同放电介质下随放电脉宽的变化关系。当工件表面涂层为聚四氟乙烯时,研究了放电坑由单坑变为多坑形貌的原因是电脉冲后期通道中电子供给不足,电弧由聚集型过渡到扩散型,导致阳极斑点不稳定。     

表面势垒形状对NEA光阴极电子能量分布的影响

通过计算电子到达阴极面时的能量分布和求解电子隧穿表面势垒的薛定谔方程得到了透射式NEA GaAs光阴极发射电子能量分布的计算公式.利用该公式仿真研究了阴极表面势垒形状对电子能量分布的影响,发现I势垒变化对阴极的量子效率影响显著,其中尤以I势垒宽度影响更大,而Ⅱ势垒则影响阴极的能量展宽,其中真空能级的升高可使阴极电子能量分布更集中,但却牺牲了一定的阴极量子效率.拟合分析了实验测试的透射式阴极电子能量分布曲线,实验与理论曲线吻合得很好,并得到了阴极的表面势垒参数.     

表面势垒形状对NEA光阴极电子能量分布的影响

通过计算电子到达阴极面时的能量分布和求解电子隧穿表面势垒的薛定谔方程得到了透射式NEA GaAs光阴极发射电子能量分布的计算公式.利用该公式仿真研究了阴极表面势垒形状对电子能量分布的影响,发现I势垒变化对阴极的量子效率影响显著,其中尤以I势垒宽度影响更大,而Ⅱ势垒则影响阴极的能量展宽,其中真空能级的升高可使阴极电子能量分布更集中,但却牺牲了一定的阴极量子效率.拟合分析了实验测试的透射式阴极电子能量分布曲线,实验与理论曲线吻合得很好,并得到了阴极的表面势垒参数.     

热阴极的发展现状

概述了热阴极发展的历史过程,热阴极从纯金属阴极开始,加入稀土氧化物材料在表面形成原子膜阴极之后,热阴极的发展又转化为两个方向:一是氧化物阴极的研究和制备,二是扩散式阴极的研究与制备,扩散式阴极又分为储备式阴极、浸渍型阴极以及钪系阴极。金属阴极、氧化物阴极和扩散式阴极在真空器件中均应用非常广泛。随着科技的发展,现代真空电子器件对阴极提出了更高的要求:即具备工作温度低,蒸散小,发射密度大且均匀,耐高压离子轰击,制备简单且价格低廉等优点。本文就此比较了各种阴极的优势和缺点,研究者可据此选用合适阴极。     

真空电子技术

046 00020083衰减法测t静电加速器电子束能t/王倩,吾勤之,何承发(新疆大学)11原子能科学技术.一1 999,33(5).一419一424研制了薄壁平行板透射电离室,研究了透射电离室的特性.用透射电离室测量静电加速器电子束在铝中的透射分布,得到不同高压下电子束在铝中的外推射程,进而确定电子束能量.图7表2参2(木)0462 00020089真空阴极弧离子镀阴极斑点的移动研究/李刘合,夏立芳,白羽,马欣新,孙跃(哈尔滨工业大学)11真空科学与技术学报.一1999,19(6)一416一420建立了真空阴极弧离子镀圆形平面靶侧面引弧时,阴极斑点的受力模型,分析了影响电弧运动的因…     

应用于液晶显示器的场发射背光源制备

对应用于LCD的不同于传统管状背光源的新型面状场发射背光源(FE-BLU)的制备技术进行了研究.将表面改性碳纳米管(CNTs)丝网印刷于金属Ag精细电极上形成碳纳米管阴极,利用透射电镜与扫描电镜表征了CNTs及阴极的表面形貌.采用有机溶剂高压气流法对阴极进行表面处理,并真空封装成25.4 cm(10 in)的CNTs FE-BLU器件.测试结果表明,表面处理后阴极场发射电流密度得到明显提高,器件亮度可达5 860 cd/m2,均匀性为82%,持续发射35 h后,发射电流无明显衰减.     

高频飞秒激光对铜片烧蚀过程热弛豫现象研究

研究了铜片在不同能量密度的单脉冲飞秒激光下烧蚀的结果。 将飞秒激光烧蚀实验的结果结合双温模型在有限差分法下模拟出的数据图,从而研究不同激光能量密度与烧蚀间的联系。飞秒激光的烧蚀过程属于非平衡烧蚀,按照模拟出的数据,对铜片烧蚀过程中表面电子温度及晶格温度有了直观的认识,进而进行研究,得出整个激光烧蚀中热弛豫规律。 在不同能量密度的飞秒激光烧蚀下对电声相互作用的研究,其模拟结果有利于找出能量密度与飞秒激光烧蚀的关联,而实验图进一步表明了提升飞秒激光能量密度与加工铜材料的加工效率以及加工质量之间的意义。综合以上分析,能够得出随着飞秒激光能量密度的增加,飞秒激光烧蚀期间材料的热弛豫过程加长,烧蚀强度有所增加,材料加工后得出形貌质量提高,其对于飞秒激光烧蚀材料的研究具有很大意义。     

用离子散射谱分析阴极表面组份的探讨

本文综述了采用离子散射谱分析生产中常用的含钡阴极(氧化物和金属多孔钪酸盐阴极)和钍钨阴极的表面,从而对阴极的机理、工作过程及最佳工艺规范有进一步的了解。     

透射式GaAs（Cs,O）光电阴极稳定性的研究

研究了光照强度和残余气体对阴极稳定性的影响,比较阴极在管壳内和激活室内的阴极稳定性,用俄歇谱仪分析激活的GaAs光电阴极表面和灵敏度衰减到O时的GaAs光电阴极表面。结果表明,真空中有害残余气体与阴极表面的相互作用是引起阴极衰减的主要原因。     

LTCC电路基板金层表面斑点问题研究

针对LTCC电路基板金层表面斑点问题开展研究,观察了LTCC电路基板表面斑点显微形貌,对斑点组成成分进行定性分析,推断出LTCC电路基板表面斑点形成的原因。分别采用化学清洗和重烧法去除基板表面斑点,对比了两种方法的实验结果,确定了一种去除斑点的有效方法。实验结果表明:LTCC电路基板金层表面红色斑点组成成分为Ag2S,采用重烧法可以消除表面斑点,不损害基板性能,斑点消除区金层金丝键合强度没有减弱并满足国军标使用要求。建议通过加强印刷、烧结环节过程把控,以及采用真空或氮气密封LTCC基板的方式,有效减少金层斑点的形成。     

0Cr18Ni9不锈钢飞秒激光烧蚀特性的研究

为研究飞秒激光烧蚀0Cr18Ni9不锈钢的特性,采用掺Nd:KGW的飞秒激光进行了0Cr18Ni9不锈钢烧蚀实验。分析了飞秒激光烧蚀0Cr18Ni9不锈钢的表面形貌与烧蚀区域发生的相关效应。实验与分析表明0Cr18Ni9不锈钢烧蚀阈值为0.45 J/cm2;随辐照脉冲数增加,烧蚀区域呈现光栅结构、微凸结构、乳突结构和凹陷结构、烧蚀孔形成的表面结构变化规律,并伴有热影响,且不锈钢烧蚀区表面发生氧化现象;烧蚀区形成的微观结构影响激光能量的进一步传输和沉积,烧蚀区出现局部深熔。     

2D型荧光灯阴极分解激活工艺的研究

本文给出了２Ｄ型荧光灯阴极实验研究结果，运用数理统计的直线回归分析法对实验数据进行处理，建立了阴极分解激活时通电电流与相应温度的数学关系模型，为该灯在排气过程中对阴极处理的工艺规范提供了理论依据，并对控制该灯的早期黑化现象具有积极的意义。     

行波管电子枪组件的热及形变分析

使用Ansys软件,对行波管的电子枪阴极组件进行了热分析和形变分析.计算了阴极在真空条件下,加载热辐射与热传导两种边界条件时到达温度稳定所需要的热启动时间,以及得到了阴极组件在温度稳定后的热形变大小和等效应力的分布,并将这些结果应用在微波管设计套装MTSS中计算了形变对阴极发射所产生的影响,对实际的阴极组件设计提供理论...