发展中的钪酸盐钡钨阴极

本文全面系统地综述了钪酸盐钡钨阴极的发展趋向,并着重说明端层压制W Sc_2O_3的浸渍型阴极发射电流密度大,抗离子轰击能力强的特性。     

强流电子束轰击下浸渍钪酸盐钡钨阴极的次级发射特性

本文对浸渍钪酸盐钡钨阴极在强流脉冲电子束(电子能量为2300eV,电流密度为12A/cm2)轰击下的次级发射特性作了一些初步研究。     

一种低温大电流密度的热阴极

中国科学院电子学研究所已经研制出一种浸渍钪酸盐钡钨阴极。中国科学院已于1982年7月通过了对该项成果的鉴定。该阴极的突出优点是工作温度范围宽,在较低工作温度下,具有大的发射电流密度;在较高的温度下,具有小的蒸发;制造工艺简单,容易掌握。该阴极在国内外处于领先地位,并已在国产回旋管、磁控管、速调管及行波管等十几种器件中应用,效果良好。该阴极的主要性能为:(1)热发射性能:脉冲宽度为10μs,重复频率为50Hz下的拐点发射电流密度     

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。     

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．     

浸渍镱酸盐阴极

本文介绍了一种新型钡钨阴极镱酸盐阴极,这种阴极是以多孔钨海绵为基体,浸渍镱酸盐发射材料而制成。该阴极具有大的次级电子发射系数,在室温下,为4.1;较大的热发射,在1000℃,可支取6A/cm2的电流密度,而且阴极表面发射比较均匀;有较强的抗氧中毒能力;是一种较好的实用阴极。     

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）。     

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.     

一种低温大电流密度的热阴极

中国科学院电子学研究所已经研制出了一种浸渍钪酸盐钡钨阴极。中国科学院已于1982年7月通过了对该项成果的鉴定。该阴极的突出优点是工作温度范围宽,在较低工作温度下,具有小的蒸发;制造工艺简单,容易掌握。其性能已达国际先进水平,并已在国产回旋管、磁控管、速调管及行波管等十几种器件中获得应用,效果良好。 该阴极的主要性能为:(1)热发射脉冲宽定为100μs;重复频率100Hz下的拐点发射电流密度j拐在阴极温度达800℃时为10A/Cm~2,850℃,900℃时为30A/cm~2(15只钼阳极管的平均值);直流3/2次方曲线     

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。     

一种大发射热阴极

很久以来,许多研究阴极的工作者都试图把稀土金属氧化物掺和在氧化钡中,制成稀土金属钡盐,作为钡钨阴极的发射物质,以改进一般铝酸盐钡钨阴极的性能。这些努力已取得一定的成效,特别是含氧化钪的钡钨阴极取得了更为引人注目的进展。但迄今为止,只见到有关这种阴极的发射性能的报道而尚未见到有关它的其他性能以及应用情况的报道。 几年来,我们也开展了含稀土元素的钡钨阴极特别是钪酸盐钡钨阴极的研究。最近,     

稀土难熔金属阴极材料研究进展

研究了稀土钼阴极的热发射、次级发射及亚微米结构钪钨基扩散阴极的热发射性能.结果表明,La2O3-Mo热阴极具有良好的热电子发射性能并具有抗暴露大气的能力.稀土钼次级发射材料经过1000～1200℃的高温激活处理后,材料的最大次级发射系数超过4.0.湿法冶金方法制备的亚微米结构钪钨基扩散阴极850℃b时电流密度可达47 A/cm^2,且阴极表面的发射均匀性较普通钪酸盐阴极有明显的改善.     

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.     

直热式钡钨阴极

本文介绍一种可用于Ar~+、Kr~+激光管、工艺比间热式浸渍钡钨阴极简单的直热式螺旋型钡钨阴极。它是在含Re3％的铼钨丝上,涂敷低逸出功电子发射材料铝酸盐和钨粉的混合物,并通过高温烧结而制成的。这种阴极的特点是:预热时间短、激活快、析出的气体少、寿命长。     

电子发射材料组成对Ba-W阴极性能的影响

利用TGA-DSC和XRD对阴极铝酸盐添加氧化钪(Sc2O3)前后的合成工艺、产物物相等进行了研究,对合成后铝酸盐与钨基的浸渍工艺、阴极的发射性能及蒸发速率进行了分析。结果表明:铝酸盐主晶相为Ba5CaAl4O12,添加w(Sc2O3)3%后,主晶相改变为Ba3CaAl2O7,熔点下降了48.5℃,铝酸盐的浸渍温度降低了130℃,浸渍度略有升高,保温时间缩短了0.5min。在阴极工作温度(1000～1100℃)范围之内,添加Sc2O3后制备的铝酸盐阴极直流发射密度是普通铝酸盐阴极的2倍以上;1100℃时平均蒸发速率是普通铝酸盐的61.5%,性能明显优于普通铝酸盐。     

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。     

浸渍钪酸盐阴极

本文报道浸渍钪酸盐阴极的研制情况。该阴极的工作温度比铝酸盐阴极低200℃左右,950℃下支取电流密度20安培/厘米~2时的寿命达4000小时。     

渍制钪酸盐钡钨阴极脉冲性能的研究

本文对渍制钪酸盐钡钨阴极的脉冲性能作了下述几方面的研究。(1)脉冲发射水平和逸出功分布;(2)脉冲运用下的电子初速分布;(3)脉冲工作比效应;(4)强场下的非常肖特基效应。 本阴极在Tk=850℃下能提供的脉冲发射电流密度大于20A/cm2;平均逸出功=1.7eV;发射的不均匀性与国外报道的M型阴极的相近;在脉冲运用下,电子速度的分散值低于氧化物阴极的。本阴极在场强高于1104V/cm时,出现非常肖特基效应,本文用S值来表征。本阴极的S值明显高于渍制铝酸盐钡钨阴极和L阴极的。造成非常肖特基效应的主要原因是表面逸出功不均匀。在脉冲工作比f=510-3410-2范围内,支取8.8A/cm2时,本阴极有良好的平坦f特性,所以适用于长脉冲、大功率毫米波器件。 最后结合国内外对这种阴极的表面分析结果,对本文的实验结果进行了讨论,这些讨论有助于阐明本阴极的发射机制。     

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。     

钪酸盐阴极的研制及应用

本文介绍了大电流密度钪酸盐阴极的制造工艺。采取共沉淀法,解决了关键工艺—S_(c2)O_3溶于酸的问题。此工艺制备简便、稳定、性能良好。直流发射1000℃大于10安/厘米~2;直流温度补偿数据900℃大于10安/厘米~2;脉冲发射在 f=100周/秒,τ=50微秒时,1000℃大于48.5安/厘米~2,二次发射σ=3.5,活性物质蒸发1000℃时1.2×10~(-10)克/厘米~2秒。