钡钨阴极表面的研究

我们用HPS50B型场发射扫描电镜(SEM),REBER-1型俄歇电子能谱仪(AES),PHI-550型ESCA/SAM多功能能谱仪,JSM-U3型电子探针,FD-1型发射式电镜(EEM)和逸出功分布测量技术等,对铝酸盐钡钨阴极和钨酸盐钡钨阴极进行了综合研究。研究了阴极表面结构形貌、表面化学成分、化学态以及发射性能等。实验发现,激活前后,阴极表面元素的组成成分、分布情况和化学态都有明显的变化。激活后,阴极表面粗糙,发射不均匀,发射集中在钨海绵的孔隙及其四周。还发现了铝酸盐阴极激活后,谱线中的钙峰消     

钡钨阴极的性能与多孔钨结构的关系

本文对渍制钡钨阴极多孔钨结构与发射和蒸发性能的有关数据进行了分析研究。结果表明,对于多孔钨结构,钨粉的颗粒度和孔隙的孔径大小决定了小孔内表面的总面积和钡在钨表面上的扩散路程,钡输送通道的大小和长短。这些因素对钡钨阴极的性能和工作机理有密切关系,但仅用多孔钨孔隙度来表征阴极性能那是不够严格的。最后我们提出了对于不同用途的阴极应采用的多孔钨结构。     

微波电子管阴极的失效机理分析和研究

本文叙述利用 Philips SEM505型扫描电镜和能量色散谱仪(EDAX),对应用在行波管中一种新型钪酸盐阴极进行的失效研究分析;对不同规格多孔钨的微观结构及不同寿命时间的阴极作了对比观察并拍摄二次电子形貌象;同时用 X 射线特征能谱,测出阴极在不同寿命时间内,表面和孔洞中各种成分的分布。结果表明:球状钨粉比常规钨粉和市购多孔海绵钨体,其孔隙分布更均匀,孔隙的间距更大,这是影响阴极发射电流密度和均匀性的因素之一。经过充分激活、老炼后,未做寿命试验的阴极与经过不同寿命期间试验的阴极,通过这次电镜、能谱对比分析,发现阴极面盐区和孔洞中钡、钪两种活性元素的比例是不同的。寿命时间长的阴极,其表面盐区 Ba 元素小于寿命时间较短的阴极,从而解释阴极经过长期寿命实验后,发射电流密度降低的现象。     

用SEM EDS和IPS联机方式对多孔钨体及钪酸盐阴极的分析和探讨

本文报道用SEM、EDS和IPS联机方式,对扩散阴极用的多孔钨体和钪酸盐阴极进行显微观察分析。研究采用浸铜多孔钨体制做试样;用SEM的背射电子象做分析用图象;用IPS具有的图象处理及分析功能对多孔钨体中孔隙的空间分布特征及孔隙大小及形状的分布特征进行了定量分析。同时考查了钪酸盐阴极中Sc、Ba、Al、Ca诸元素的分布情况。研究认为,改进多孔钨体结构的均匀性是提高扩散阴极性能的可能途径之一。     

铈钨阴极表面铈浓度的研究

采用铈钨材料作阴极比纯钨阴极灯的寿命要高得多。因为铈的逸出功比钨低得多,相应就降低了脉冲氙灯阴极发射点的温度。在氙灯放电过程中,阴极电子发射基本上是一个热过程,正离子流对阴极的轰击形成高温阴极斑点,成为电子的发射中心。灯内阴极表面由于和放电沟道中等离子体相接触而处于高温状态,阴极表面活性物质不断蒸发导致表面浓度下降,而阴极表面活性物质的浓度对电子发射是至关重要的。若活性物质浓度得不到及时补充,阴极发射性能势必下降。     

钪钨基体钡钨热阴极发射性能研究

为获得电子发射性能优异的含钪钡热钨阴极,采用液固掺杂、掺杂钨粉还原、等静压制、高温烧结、浸渍发射物质等工艺,制备出钪钨基体钡钨热阴极。对该阴极的发射性能测试结果显示,在阴极温度分别为950℃、1050℃、1100℃时,脉冲发射电流密度分别为53.6A/cm2、65.7A/cm2、79A/cm2。分析认为,由于氧化钪均匀地覆盖在钨颗粒的表面,氧化钪与钨接触面增多,使氧化钪与钨的结合力增大,因此该阴极具有均匀性良好的热电子发射,较好的抗离子轰击能力。     

大电流阴极的发射性能研究

研究了新型钡钨阴极发射性能，并且分别用扫描电子显微镜(SEM)和工业CT微焦点系统来分析所研制的新型钡钨阴极的表面形貌和内部微细结构。该阴极不仅简化了传统浸渍钡钨阴极生产工艺，而且发射性能要优于传统工艺阴极。     

钪钨基体钡钨热阴极发射性能研究

为获得电子发射性能优异的含钪钡热钨阴极．采用液固掺杂、掺杂钨粉还原、等静压制、高温烧结、浸渍发射物质等工艺．制备出钪钨基体钡钨热阴极。对该阴极的发射性能测试结果显示,在阴极温度分别为950℃、1050℃、1100℃时,脉冲发射电流密度分别为53．6A／cm^2、65．7A／cm^2、79A／cm^2。分析认为．由于氧化钪均匀地覆盖在钨颗粒的表面,氧化钪与钨接触面增多,使氧化钪与钨的结合力增大,因此该阴极具有均匀性良好的热电子发射,较好的抗离子轰击能力．     

钨基钪酸盐钡钨阴极孔度对发射的影响

本工作先后利用SC—10型、DSEM500×型、JSM—U_3型、JEOL—JSM35C型等几种扫描电镜,观察钪酸盐钡钨阴极的二次电子形貌,并用x射线特征能谱测出阴极在不同情况下,表面上各种元素成分的分布。结果表明,阴极激活前后以及经过充分老炼,发射物质主要集中在钨基表面的孔洞中,其次是孔洞的边缘上。激活好的阴极,孔洞中的钡、钪元素比例显著增大,而铝、钨元素则相应减少。钨海绵孔度的比例,是直接影响阴极发射电流密度大小的主要因素。     

敷Ir浸渍型阴极的Ba蒸发

近年来,为满足星载行波管、速调管、摄像管和阴极射线管在高电流密度下长期稳定的工作,使用了浸渍型阴极。浸渍型阴极就是在多孔钨中浸渍BaO、CaO、Al_2O_3构成的电子发射物质的阴极,其表面涂有Os、Os-Ru或Ir等金属的又称为M型阴极。这种阴极表面的逸出功很低,可支取大量的热电子流,而且工作温度可低50～100度。     

银—氧—钾光电管内的残余气体

光电管的性能和寿命主要取决于光电阴极的质量,而管内气氛的优劣又是影响光电阴极质量的主要因素之一.这是因为一般光电管都具有人面积的活性表面,残余气体与光电阴极表面作用将会改变光电阴极的发射性能.例如,用少量的O_2对C_3—Sb光电阴极敏化将会大大提高光电阴极的光电灵敏度;而少量的H_2O污染S—20光电阴极表面将会永久性地损害其光电发射性能;残余Cs蒸汽的存在,还会引起Ag—O—Cs光电管性能的不稳定.     

一种贮存式氧化物阴极

该文论述了一种新的贮存式氧化物阴极。这种阴极的直流发射、脉冲发射和阴极寿命性能都比普通氧化物阴极好。文中对阴极发射材料的形貌、贮存活性物质的结构进行了分析,观察了阴极镍网表面电子发射图像,讨论了阴极发射机理。     

阴极蒸发物电子发射现象的研究

为研究钡钨阴极蒸发物的电子发射现象,采用一种新设计的测试装置,对沉积在多晶钨表面上阴极蒸发物的电子发射曲线进行了采集,利用电子发射显微镜和扫描电镜对蒸发物沉积层的电子发射像、表面形貌和成分进行了分析。结果表明,电子发射曲线分3段,即陡升段、快升段和缓升段。分析认为,发射曲线的3段依次对应着多晶钨表面的晶界及划痕发射、晶面发射和3维岛状发射。实践证明,在覆膜阴极表面构造均匀弥散分布的岛状晶体发射点,可大幅度提高阴极的电子发射性能。     

利用活性浸渍物质提高热阴极电流密度的实验研究和理论模型

通过发展新的活性物质成分系统及其制备方法以提升钪系阴极的电子发射性能,是当今热阴极特别是大电流密度阴极领域的研究重点。该文提出一种由多元金属氧化物构成的新型高活性浸渍物质,显著提升了钪在阴极中的添加比例,大幅提高了阴极的发射电流密度。将冷冻干燥法应用到该活性物质前驱体的制备过程中,有效解决了传统固相合成方法在机械式破碎、研磨和混合等工序中存在的不可控、不均匀等问题。采用了新的成分系统与新的制备方法制得活性物质的阴极,在真空二极管测试和电子枪测试中分别取得了超过500 A/cm2和218.5 A/cm2的脉冲发射电流密度。在二极管直流测试条件下,阴极的寿命测试进行了10500 h后仍未出现发射电流下降的现象;而在电子枪中的大工作比(5%)脉冲测试条件下,阴极在工作了2010 h后仍维持了超过50 A/cm2的较大发射电流密度。借助深紫外—光/热发射电子显微镜(DUV-PEEM/TEEM)分析发现,相较传统的钪系阴极,新制备的大电流密度阴极表面的热电子发射位点数量增加,微区发射面积显著增大。最后,提出一种“二叉树”发射模型,以期阐释钪系阴极采用新活性物质后获得高发射特性的物理机制。     

利用活性浸渍物质提高热阴极电流密度的实验研究和理论模型

通过发展新的活性物质成分系统及其制备方法以提升钪系阴极的电子发射性能,是当今热阴极特别是大电流密度阴极领域的研究重点.该文提出一种由多元金属氧化物构成的新型高活性浸渍物质,显著提升了钪在阴极中的添加比例,大幅提高了阴极的发射电流密度.将冷冻干燥法应用到该活性物质前驱体的制备过程中,有效解决了传统固相合成方法在机械式破碎、研磨和混合等工序中存在的不可控、不均匀等问题.采用了新的成分系统与新的制备方法制得活性物质的阴极,在真空二极管测试和电子枪测试中分别取得了超过500 A/cm2和218.5 A/cm2的脉冲发射电流密度.在二极管直流测试条件下,阴极的寿命测试进行了10500 h后仍未出现发射电流下降的现象;而在电子枪中的大工作比(5％)脉冲测试条件下,阴极在工作了2010 h后仍维持了超过50 A/cm2的较大发射电流密度.借助深紫外—光/热发射电子显微镜(DUV-PEEM/TEEM)分析发现,相较传统的钪系阴极,新制备的大电流密度阴极表面的热电子发射位点数量增加,微区发射面积显著增大.最后,提出一种"二叉树"发射模型,以期阐释钪系阴极采用新活性物质后获得高发射特性的物理机制.     

多孔硅微结构与场发射性能研究

采用阳极氧化及阴极还原表面处理技术制备性能稳定的纳米多孔硅薄膜.用原子力显微镜(AFM)表征多孔硅的表面形貌,用扫描电子显微镜(SEM)表征多孔硅的横截面结构.采用场发射测试装置研究了阳极氧化腐蚀时间及等离子表面处理对多孔硅场发射性能影响.结果表明,阳极氧化腐蚀时间越长,所得多孔硅场发射性能越好,相对应的开启电压越低,电流密度越大;等离子处理可有效提高场发射性能,等离子处理后的多孔硅薄膜作为阴极发射材料具有极大的潜能.     

六硼化镧材料的化学腐蚀工艺研究

目前,阴极发射体材料多存在逸出功大,可靠性及均匀性低,发射性能低、不能自动调节活性物质更替的速度等方面的问题．与之相比,六硼化镧既具有可恒定地维持一个活性阴极表面．同时具有高导电率和良好的热稳定性及化学稳定性,是作为阴极发射体的理想材料．而对六硼化镧的化学腐蚀在以其为阴极的阴极发射体制备工艺中起着至关重要的作用,本文简述了对材料的化学腐蚀工艺的初步研究,并得到了图形化的六硼化镧表面。     

亚微米钨基含钪扩散阴极的性能研究

研究了具有超细微观基体结构的含钪扩散阴极的性能。采用溶胶-凝胶的方法来制备阴极基体粉末,通过改善阴极基体粉末的均匀性从而改善浸渍后阴极表面的均匀性。研究表明,通过对基体粉末的压制及烧结工艺的控制,能够获得具有合适孔度的亚微米结构的多孔钨基。浸渍发射活性物质即钪酸盐后,得到含钪扩散阴极。阴极的孔度及浸渍率可以达到实验及常规生产中要求的水平。发射测试结果表明,阴极在相同的测试温度下的发射水平明显高于普通基体结构的浸渍式钪酸盐阴极。且在1000℃时,亚微米基含钪扩散阴极测得的最高测试电流密度为62.95A/cm2（未测到拐点）。     

掺氧化钇钡钨阴极的表面特性研究

以掺氧化钇的钡钨阴极作为研究对象,利用现代表面分析技术,包括发射式电子显徽镜、扫描电子显微镜、俄歇电子谱仪和高分辨率x射线光电子谱仪等,进行了综合研究,获得了阴极发射性能、表面形貌和表面化学等实验结果,并对实验结果进行了讨论。     

亚微米结构新型含钪扩散阴极性能的研究

本文研究具有氧化钪掺杂钨基体钪酸盐阴极的性能.为了改进氧化钪的分布均匀性及提高阴极表面钪的扩散补充能力,分别采用液固掺杂和液液掺杂的方法制备了Sc2O3掺杂W粉基材,研究了利用这种钨粉制作多孔钨基体的工艺技术和多孔体的微观结构.研究表明在改进压制、烧结技术的基础上,可以获得具有适当孔度的亚微米结构多孔基体,氧化钪在基体中的分布得到进一步改善,在这种基体中铝酸盐的浸渍率可以达到常规浸渍阴极的要求.发射试验结果表明,这种阴极在850 ℃的工作温度下空间电荷限制的电流密度超过30 A/cm2,在超过2000 h的寿命实验过程中发射仍持续上升,因而在要求高电流密度和一定寿命的微波电子管中具有光明的应用前景.研究还证实多孔体的结构越趋细微,越有利于阴极的发射均匀性和耐离子轰击的性能改善.