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     

载人航天用超小型脉冲行波管阴极的研究

为了满足载人航天用超小型脉冲栅控行波管阴极工作温度低、发射电流密度大、阴极活性好及可靠性高等技术要求,本文研制了一种具有NiReIr 混合海绵及新型Ti 粉激活剂贮存活性物质的新型贮存式氧化物阴极,测试了该阴极的发射性能。结果表明,新型阴极具有良好的发射性能在该行波管中应用脉冲宽度8～10 μs,工作比1%,发射电流密度5～6 A/cm2,寿命1000 h;此外,为了缩短该阴极的启动时间对阴极结构及支撑带材料进行改进,改进后阴极加热功率3.6 W 在二极管试验中30 s 启动,成功用于某侦查卫星中。     

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。     

一种用于重离子加速器电子冷却装置阴极的研制

该文主要研制一种用于HIRFL-CSR电子冷却装置的氧化物阴极,测试了该阴极在普通试验二极管中的发射性能及寿命,研究了成型阴极表面温度均匀性及其分解激活过程。结果表明,阴极支取直流发射电流密度0.5 A/cm2,工作温度750℃～800℃时具有很好的发射均匀性,电流加速寿命结果表明,该阴极在800℃,寿命超过18000 h。     

一种新型氧化物阴极制备方法介绍

着重介绍类似于压制钡钨阴极的一种新型氧化物阴极的制作方法。该方法能使阴极工作温度在只有760℃条件下，却能支取直流发射3A/cm^2高电流密度的氧化物阴极。     

钨酸盐阴极的研制

正 钨酸盐阴极是一种压制的补偿式阴极。它是由钨海绵内含有均匀分布的作为活性物质的钨酸钡锶和作为还原剂的锆组成的。 这种阴极是美国通用电气公司首先研制成功,于1965年首次报道的。它具有发射电流密度大、工作温度较低、工作温度范围宽、寿命长等优点。该公司于1969年发表了他们的最后研制报告,随后进行过渡生产,从1973年起,在研制成功这种阴极的Bondley直接指导下,进行了两年的工作才基本成功。在这过程中他们发现这种阴极工艺     

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。     

脉冲激光沉积技术制备的钪型阴极的发射性能

为提高阴极的发射性能以满足新型器件的需求,该文利用脉冲激光沉积技术制备了一种覆W+BaO- Sc2O3-SrO薄膜的浸渍扩散阴极。实验测得了该阴极在不同温度下的伏安特性曲线,并探讨了发射机制。结果表明,在1100C工作温度下,该阴极的零场发射电流密度达到305.5 A/cm2;阴极表面形成的Ba-Sc-Sr-O活性层是阴极获得高发射性能的主要原因。文章还利用半导体模型解释了该阴极的非正常肖特基效应。     

碳纳米管场致发射阴极浆料的研制

通过筛选阴极浆料中的载体、不同种类的粘结剂和添加剂,开发出具有优良场致发射性能的大面积、低成本丝网印刷复合阴极浆料并烧结制成阴极。结果表明:在电场强度为3.2V/μm下其电流密度约为42×10–3A/cm2,场发射均匀性很好,二极管型发光板发光亮度为625cd/m2。该阴极适用于制作大面积的CNT-FED阴极和液晶显示器的背光源。     

碳纳米管复合阴极的稳定性研究

基于隧穿效应的双势垒模型,采用Sol-Gel法在ITO玻璃基底上制备了SiO2涂层碳纳米管阴极,利用SEM对阴极的形貌、结构进行分析,并对场发射性能、发射稳定性与发光特性进行研究,获得了发射电流高,稳定性良好的阴极.测试结果表明: SiO2质量分数为20%时阴极具有比较高的发射电流及较好的场发射稳定性能;阴极开启场为1.71 V/mm,在场强为2 V/mm时,发射电流密度为65 μA/cm2;发射电流在3 h内,波动小于3%.低成本丝网印刷制备的该阴极,适合于不同尺寸器件的冷阴极.     

基于Wiener-Arrhenius模型的行波管阴极可靠性分析

为了对行波管寿命进行快速预估,利用行波管短管在地面开展了加速退化试验。考虑到施加不同应力引起产品的退化率不同,提出了基于Wiener-Arrhenius模型的寿命分析方法。首先,以行波管阴极的发射电流为性能退化量,通过温度加速退化试验获取其阴极发射电流退化数据;然后利用Wiener过程描述行波管阴极的退化过程,使用Arrhenius模型分析样本退化量与阴极工作温度之间的关系;最后使用极大似然估计和最小二乘法,估计行波管阴极在正常工作条件下的模型参数,并对该型行波管阴极在正常工作条件下的寿命进行预估。与正常工作温度条件下利用Wiener过程模型和阴极发射电流退化数据拟合的结果进行对比,表明了本文中模型的正确性和预估结果的合理性。     

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.     

行波管阴极的寿命试验

微波器件的寿命往往取决于阴极的寿命,做好阴极寿命的测试是非常必要的.本文选择了常规寿命试验的方式,采用了阳控枪和水冷收集极的短管结构,在阴极工作温度1020℃、脉冲工作比10％、初始发射电流6A/cm2电流密度的状态下,进行行波管阴极寿命试验.截止目前,该试验还在进行中,累积寿命时间达8200h.     

毫米波器件大电流密度阴极的研制

根据毫米波器件对阴极提出的需高发射电流密度和低工作温度的要求,从国内外有关资料获悉:多年来在研制铝酸盐钡钨阴极的基础上,不论在海绵基体或发射物质方面均进行了大量工作,出现了能提供大电流密度的敷膜式M型阴极和钨酸钡锶阴极,但制备工艺复杂.苏联自一九六七年开始,研究制成了压制型钪酸盐阴极,由于<3BaO·2Sc_2O_3>熔点高,很难制成工艺简单的浸渍型阴极.七十年代,美国、荷兰相继制成了复合钪酸盐阴极,降低了盐的熔点,从而制成了浸渍型钪酸盐阴极.由于后者工艺简单、制造方便,加     

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。     

大电流密度工作的氧化物阴极

涂氧化物阴极由于其在低工作温度下具有高发射效率而被广泛应用于电子管中。由于焦耳效应造成的打火或过热限制,氧化物阴极的直流发射最大极限考虑为0.5安/厘米~2。在1000°K的工作温度及从1.0至4.0安/厘米~2电流密度的情况下,我们成功地实验了具有相当长寿命的氧化物阴极。在平板二极管和三极管中进行了不同类型的氧化物阴极实验。发现,三极管中氧化物阴极的工作极限远比二极管中苛刻得多。进行了直流大电流密度二极管实验,同时,在直流、高频及脉冲条件下完成了三极管实验。在二极管中进行的大电流密度氧化物阴极实验表明,当前采用的阴极材料的某些极限仅大于4.0安/厘米~2。在目前阴极材料的极限为2.0安/厘米~2的三极管中出现了一些有趣的效应。由很小的极间距离造成的栅极过载及聚束效应产生了阳极表面的侵入作用及阴极污染。试验了各种栅极材料并对其结果进行了比较。在约为1.0安/厘米~2的平均电流密度下进行了大功率高频振荡器的三极管实验。在此工作模式中,栅极的设计及其材料是限制因素。在此模式中,栅极材料的蒸发可能使管子受到突然的严重破坏。在高频工作期间,沉积在绝缘子上的栅极材料使管子破裂。对实验进行的讨论表明,通过适当地选择材料可以避免产生此种结果。     

用锆铝作激活剂的氧化物阴极

本文介绍一种新型的氧化物阴极。该阴极采用锆铝合金作激活剂,直接加在发射物质中。用这种发射物质制备的阴极,在850℃能支取0.8A～2.0A/cm~2的直流发射电流;在同样的阴极温度下,能提供脉冲发射电流密度10～25A/cm~2(脉宽10μs,重复频率1000Hz),文中介绍了阴极寿命试验情况,并将该阴极与镍海绵阴极作了比较。     

基金属镀铼氧化物阴极

本文介绍一种镍钨钙基底,镀铼的氧化物阴极,这种阴极在650～750℃的温度下工作,支取300～500mA/cm~2的电流,寿命相继达到15000～25000小时以上(有些还仍在继续进行)。这种阴极除具有一般氧化物阴极所具有的工艺简单、应用方便的优点外,还具有工作温度低、发射性能好和使用寿命长的特点。我们对一些不同厚度的镀层进行了发射性能与寿命方面的试验,同时对镀层所起的作用做了定性的分析。     

应用于太赫兹器件的大电流密度带状注阴极的研制

介绍了一种应用于太赫兹器件的大电流密度带状注阴极,带状发射带尺寸为0.14mm×2.5mm。该阴极采用特殊的设计和制备工艺,在直流状态下可以提供80A/cm2的大电流密度。