含稀土氧化物难熔盐浸渍W基直热式阴极研究

为了提高磁控管阴极的工作性能, 采用新型La₂O₃/Y₂O₃-Gd₂O₃-ZrO₂难熔盐浸渍W基制备直热式阴极, 并对该阴极的热发射特性和寿命特性等进行了测试。热发射测试结果表明, La₂O₃-Gd₂O₃-ZrO₂浸渍阴极在1600℃可提供超过0.18 A/cm²的空间电荷限制区电流密度。在同等发射电流下, 该浸渍阴极的工作温度比纯W阴极降低至少300℃, 该阴极在1750℃, 0.5 A/cm²直流负载下, 可以连续工作2100 h。当以Y₂O₃代替La₂O₃, 采用相同的配比制备阴极时, 1400℃、1700℃下即可分别提供超过0.6、3.4 A/cm²的空间电荷限制区电流密度。Y₂O₃-Gd₂O₃-ZrO₂浸渍阴极的工作温度比La₂O₃-Gd₂O₃-ZrO₂浸渍阴极降低至少400℃, 该阴极在1600℃, 1.5 A/cm²直流负载下, 可以连续工作2600 h。最后, 对这两种新型含稀土氧化物难熔盐浸渍阴极的热发射机理进行了探讨。     

一种用于医疗加速器栅控电子枪阴极的研制

介绍一种用于移动术中放疗电子直线加速器中栅控电子枪阴极的设计、研制、发射性能测试及其在该加速器中的应用情况。基于栅控电子枪低蒸发、高可靠、长寿命的设计要求,研制出了钨基底平均孔度为21.6%、浸渍311主要单一相铝酸盐、覆Os-W膜浸渍覆膜钡钨阴极。测试结果表明:该阴极在工作温度950℃,直流发射电流密度5.8 A/cm2,在1000℃,脉冲宽度10μs,脉冲发射电流密度24.1 A/cm2,工作温度950℃,直流支取3.0 A/cm2,14000 h寿命发射稳定。该阴极制备栅控电子枪在医疗加速器中获得成功应用。     

喷雾干燥纳米氧化钪粒子掺杂含钪扩散阴极的发射特性

采用喷雾干燥法制备氧化钪掺杂钨粉。用这种钨粉制作基体并浸渍铝酸钡、钙,研制了大电流密度含钪扩散阴极。分别在平板二极管和电子枪内研究了阴极的脉冲与直流发射性能以及寿命,并对高直流电流密度下的电子冷却效应和温度补偿进行了探讨。结果表明,阴极在二极管结构内,温度为950℃时,空间电荷限制区偏离点脉冲电流密度可达到122 A/cm~2,直流电流密度可达到60 A/cm~2以上。在初始直流载荷20 A/cm~2的条件下进行寿命试验,电流逐步上升至30 A/cm~2,连续工作2000 h,提升电流密度至40 A/cm~2后,继续稳定工作达3000 h以上。在电子枪内,初始脉冲电流58 A/cm~2时的欠热特性膝点温度仅为900℃,阴极在50 A/cm~2的电流密度下稳定工作1000 h,并仍在继续。上述结果表明,所研制的阴极优于当前所用的其他各类热阴极,工艺可控,具有在太赫兹领域等新型连续波微波真空电子器件内实际应用的能力。     

汞离子推力器用的空心阴极脉冲点火性能

试制了一台高压脉冲点火器,输出电压0.1KV-6KV。测量了空心阴极脉冲点火电压与脉冲宽度,脉冲重复频率及汞流率的关系。对直流点火与脉冲点火进行了比较。用降低阴极工作温度的方法,拍摄了两组阴极放电熄火过程的电压-电流波形照片。在测试范围内,脉冲点火电压随脉冲宽度增大而下降,随脉冲重复频率增高而成直线关系下降。文中讨论了脉冲点火的优点。     

Fe83Nb6B11非晶合金退火后的磁导率

研究了在不同温度（370～660℃）退火后Fe83Nb6B11合金的初始磁导率ui与温度T的关系。结果表明,退火温度Ta对ui～T曲线的开状有较大的影响。Ta=370℃,ui～T曲线出现尖锐的Hopkinson峰：Ta=420℃时,ui～T曲线尖锐的Hopkinson峰消失,但温度高于非晶居里温度时,ui迅速下降：Ta在460～660℃的范围内,ui随着Ta升高先以一定的斜率直线下降,降到非晶相的居里点后缓慢下降。分析了这三种类型的ui～T曲线对应的合金相结构、讨论了ui随T变化的原因及双相纳米晶合金中晶体相体积分数、剩余非晶相的磁特性及晶粒间的磁耦合作用对ui～T曲线形状的影响。     

一种浸渍式钨酸盐阴极的制备与发射性能

本文开展了活性物质为钨酸钡锶的浸渍式钨酸盐钡钨阴极的研究,主要包括钨酸钡锶盐的合成,浸渍式钨酸钡锶阴极的制备及其发射性能的测试。实验结果表明:在1400℃空气气氛中合成了主要相为Ba_3WO_6及Ba_2SrWO_6的钨酸钡锶盐。在1800℃浸渍该钨酸盐与氢化锆的混合物成功制备了浸渍式钨酸盐阴极,阴极发射性能测试结果表明在1050℃_(br)和1000℃_(br)时直流发射电流密度分别为7.54和4.30 A/cm~2。     

高强度低功耗氧化钇阴极的电气特性

本文着重研究了适于恶劣环境下工作的星载电离真空计[1]的氧化钇-钨阴极的电气特性。测试了阴极的激活、阴极发射的稳定性与寿命和曝大气等特性,并与其他金属氧化钇阴极特性做了比较。本阴极已在卫星探测仪器中使用,经受了强度考验,阴极发射正常。     

浸渍式钨酸钡锶阴极的蒸发特性研究

采用飞行时间质谱法检测了浸渍式钨酸钡锶阴极(未覆膜)激活时在不同工作温度下的蒸发物成分,并采用石英晶体振荡动态测试法测量了阴极在不同温度下的动态蒸发率。结果表明:浸渍式钨酸钡锶阴极在1100℃左右能够充分激活,且平均蒸发率约为未覆膜612铝酸盐阴极的50%,这有利于发射电流密度提高及阴极寿命延长。     

覆Os膜M型阴极高发射性能随真空度变化的研究

在覆Os膜M型阴极工作于75 A/cm2高电流密度的情况下,逐级降低真空系统的真空度,测出了阴极电流密度随真空度变化的关系曲线.分析表明,当系统真空度为1.0x 10-5 Pa时,阴极发射开始出现明显下降,下降幅度达1.96％;当真空度为2.07x 10-4 Pa时,阴极电流密度降低10％,阴极寿命接近终了.进一步研究认为,对于微波管而言,通过渗漏进入微波管内的大气特别是其中的氧分子,将阴极表面的Ba+(a)转变为Ba2+,使得阴极表面的发射单元逐步丧失电子发射能力;与此同时,真空度降低带来的离子轰击使得离子斑区域的覆膜层消失,导致该区域功函数升高.两种因素的共同作用,使得微波管中阴极的发射性能逐步下降.     

空心阴极放电稳定性试验研究

为研究空心阴极在起弧、稳态及熄弧等三个关键过程的放电特性从而改善地面测试试验中供电电源与空心阴极的匹配性,搭建了实验平台进行了试验研究,获得了这三个过程中阴极的典型伏安特性曲线。对阴极组件起弧及稳态工作过程进行监测,通过动态回路平衡方程确定了使用稳压稳流电源时系统的稳态工作点,并通过试验验证了空心阴极在不同流率点下放电特性的变化情况。最后对空心阴极熄弧过程的伏安特性进行了研究,通过拉偏测试试验确定了维持阴极自持放电的最小维持功率。结果表明:空心阴极与供电电源构成的系统具有两个工作点,阴极在起弧至稳态工作过程中将跨过首个工作点并最终稳定在在阻抗更小的工作点上。阴极的稳态工作伏安特性呈现为典型的负阻特性,适当增大气体流量和发射电流可以提升发射效率。维持LHC-5L型BLa_6阴极稳态放电所需最低输入功率为14 W,维持功率低于该值时空心阴极将熄弧。     

PVD法制备6.5%Si高硅钢过程合金磁性能演化机理研究

PVD法制备Fe-6.5%Si(质量分数,下同)高硅钢过程基片预处理工艺以及Si渗入对合金的软磁性能均有显著影响。采用磁损耗分离的方法剖析铁硅合金磁性变化的内在机理。采用四探针方法测试合金的电阻率;采用基于热分析仪(DSC)配置永磁场技术测量热重(TG)曲线确定合金的居里温度;采用振动样品磁强计(VSM)测定了材料的饱和质量磁矩;采用直流测试装置和硅钢测试仪测试合金的直流交流软磁性能。PVD法制备6.5%Si高硅钢最大磁导率达到16 400,相比于初始态3%低硅钢基片,铁损值降低40%~50%。     

高耐热Cu-Al-Mn形状记忆合金热循环特性

利用电阻 温度曲线、形状记忆效应 (SME)测定和X射线衍射分析等方法研究了热循环对高Ms 点 (2 30℃ )的Cu 2 4Al 3Mn(原子百分比 ,下同 )形状记忆合金马氏体相变的影响。结果表明 ,热循环使该合金马氏体相变点下降 ,与此相伴随的结构变化是马氏体原子次近邻有序度下降 ,单斜角 β趋近 90°。与传统铜基记忆合金相比 ,该合金具有较高的抗热循环衰减能力 ,最高工作温度可达 35 0℃。该合金的高耐热性来源于 β1母相结构稳定 ,在工作温度下不易分解以及马氏体结构 (β =89.6°)接近于N1 8R ,在一定程度上抑制了热循环过程中M 1 8R向N1 8R的转变 ,从而降低了马氏体发生稳定化的趋势     

β1相中温时效对Cu-12.37Al-3.14Mn-0.10Zr合金马氏体转变特性及其结构的影响

利用电阻－温度曲线测量，X射线衍射，透射电镜观察等方法研究了Cu-12.37Al-3.14Mn-0.10Zr合金母相状态时效时马氏体转变特性及其结构的变化，结果表明，该合金具有较强的抗中温母相时效性能，在400℃的母相状态时效96h后仍具有良好的热弹性马氏体转变特性，可逆马氏体转变量高达90％以上，时效初期，马氏体相变点有所上升，但上升幅度仅10－15℃左右，后期变化不大，该合金淬火态马氏体具有M2H结构，随时效时间的延长，逐步变化为M18R结构，该合金时的出相为γ2相，它的析出导致母相基体贫Al,电子浓度下降，从而产生马氏体相变点升高，马氏体结构类型改变等时效效应。     

丝网印刷纳米ZnO薄膜阴极场致发射的研究

鉴于化学气相沉积生长方法成本高且很难制备出大面积均匀的纳米ZnO薄膜,采用成本低的丝网印刷方法制备了大面积纳米ZnO阴极薄膜.测试研究了分散、热烧结、退火处理对ZnO薄膜的场致发射特性的影响,提出了低成本丝网印刷制备大面积ZnO薄膜阴极热烧结和退火处理的工艺,根据样品的形貌、发射特性和均匀稳定发光的阳极可以判断,最高温度843K的热烧结和823K、10min的退火处理适实用于制作大面积纳米ZnO薄膜场致发射阴极.     

常开型后栅极场致发射显示板工作特性的研究

常开型后栅极场致发射显示板是一种新型的场致发射器件.它直接利用阳极使阴极产生场致电子发射,而通过埋在阴极之下的栅极上施加负电压来阻止阴极产生场致电子发射来调制显示所需的图像.为了研究该场致发射显示板的阴极发射特性,本文采用有限元法对场致发射区域内的电场分布进行了模拟计算,用Fowler-Nordheim(F-N)公式计算了阴极表面的发射情况.并研究了阳极电压、阴极电压、阴调距、阴极宽度和阴极厚度等参数的改变对阴极发射特性和栅极调制能力的影响.计算结果显示阴极发射特性和栅极调制能力与上述电参数和结构参数关系密切,从而为优化设计这种显示器件提供了方向.     

气体对氮化钽热场阴极发射特性的影响

氮化钽(Ta_2N)热场发射阴极有低、高两种发射状态。在这种阴极不馈有电压也不加温情况下,于一定时间内分别曝露于氧、氮、氧等微量气体中,实验结果表明这对其场发射特性无明显影响。在馈有电压并加温到1290℃以上情况下,当注入气体分压强达10~(-4)Pa量级时,气体种类不同,氧化钽场阴极的特性有不同的变化:对于氧,其场发射电流变化最大,并在场发射图象中增添出现了两个相应于(100)和(010)等晶面发射的“氧特征点”,其亮度超过了相应于(111)、(112)等晶面的亮点;对于氮,场发射电流约有20%的增高,场发射图象也略有变化,但仍以(111)等晶面发射为主;对于氢,场发射电流和图象均无明显改变。最后,还对气体影响氮化钽热场阴极发射特性的机理进行了讨论。     

电解-电镀Ni粉对氧化物阴极性能的影响

主要介绍一种电解-电镀Ni粉对氧化物阴极性能的影响,主要包括对该Ni粉及其制备阴极Ni海绵的形貌分析,采用飞行时间质谱法测试该Ni海绵的蒸发率,并对其制备氧化物阴极的发射性能进行寿命试验。结果表明:电解-电镀Ni粉形貌呈树枝状,制备Ni海绵疏松多孔,在相同温度及测试条件下,该Ni海绵的蒸发率比普通电解Ni粉制备Ni海绵的蒸发率小,制备阴极的寿命比普通Ni海绵的寿命长2～3倍。     

GaAs光电阴极制备过程中多信息量测试技术研究

研制了一套基于现场总线技术的GaAs光电阴极多信息量测试系统，该系统可在线测试和保存阴极制备过程中的大部分信息量，如激活系统的真空度、阴极光电流、光谱响应曲线、Cs源和O源电流等。实验测试了GaAs光电阴极加热净化过程中真空度随温度的变化曲线，分析发现，高温净化时有几个真空度下降较快的区域，为160℃～280℃、400℃～500℃、570℃～600℃，分别是由于．AsO的脱附和水分的蒸发、As2O3分解和Ga2O脱附、GaAs和Ga2O3的分解所致，低温净化真空度在370℃后下降较快，这是由于吸附在阴极表面的Cs脱附速度加快造成的。实验还测试了激活过程中多种信息量的变化，发现了真空度和光电流随Cs源和O源电流的变化规律，这些大大方便了对激活工艺进行深入细致的分析研究。     

低温处理温度对GaAs光电阴极激活结果的影响

进行单晶基片和分子束外延(MBE)片两种GaAs(100)光电阴极材料高、低温激活实验,高温处理温度为600℃,低温处理温度分别为580℃、450℃和410℃,阴极每次激活后都利用多信息量测试系统在线测试了其光谱响应曲线。测试结果显示,单晶基片材料在这些温度下的低温激活,灵敏度都比高温提高了30%以上,而MBE外延材料的低温激活结果与低温处理温度有密切关系,在580℃低温处理下,阴极激活后的灵敏度比高温时降低了40.6%,当将低温处理温度降低到450℃,尤其是降低到410℃时,低温激活灵敏度则大幅提高了38.5%,此时阴极长波响应得到大幅提升,光谱响应曲线也最为平坦。分析造成上述现象的原因,可能与两种材料的掺杂元素和低温加热处理特性的不同有关。     

碳纳米管场发射阴极的制备及其场发射特性

采用电泳法将碳纳米管组装到电化学淀积的银台阵列上作为场发射阴极并研究了它的场发射特性.场发射特性测试结果表明:该阴极具有优异的场发射特性,开启电场为2.8V/μm,在应用电场为5.5V/μm时,发射电流密度达到1.7mA/cm2.具有优异的发射性能的原因可以归结到银台的边缘和银台类山状的表面增强了碳纳米管的场致电子发射.该阴极制备工艺简单、发射特性优异,且容易实现大面积制备,可以应用到大面积场发射显示器件中.