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。     

低能电子束扫描技术测量逸出功分布

本文利用低能电子束扫描技术,用慢扫描电路与 x-y 记录仪匹配的方法,分析了表面逸出功分布及其变化。对钡钨阴极的测量表明:它激活前后,寿命过程逸出功分布有明显的变化;氧化物阴极的逸出功分布比钡钨阴极更不均匀。激活良好的阴极,逸出功分布符合 Gauss 分布。本文还观察了 W 与 Si 单晶的低能电子反射现象,测得 Si(100)面自费米能级到导带底的宽度 E_C=1.2eV,电子亲和势 x≈3.6eV。     

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。     

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．     

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     

新型二元混合基钡钨阴极的发射性能研究

研究了二元混合基底的制备及对钡钨阴极发射性能影响,结果表明所研究的W-Ir（MMM）、W-Re（CMM）二元混合基钡钨阴极有比传统覆膜纯W基钡钨阴极更低的逸出功,具备更好的发射性能;从所研究的两种混合基钡钨阴极发射来看,覆膜阴极和未覆膜阴极发射效果没有明显差异。     

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。     

实用热阴极某些发射参数的研究

以钪酸盐阴极为对象研究了实用热阴极的几个重要参数。包括李查逊(Richardson)逸出功φ_R,发射常数A,有效逸出功的温度系数α,肖特基(Schottky)直线的K值。结论是这四个参数都反映了实用热阴极的本质:发射的不均匀性。     

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。     

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。     

Investigation on pulse properties of impregnated barium scandate dispenser cathodes

 In this paper, an impregnated barium acandate dispenser cathode primarily for application in microwave tubes, especially in gyrotrons, is investigated in the following aspecta: (1) pulse emission ability and work function distribution; (2) electron initial velocity distribution in pulse operation; (3) the effect of pulse duration ratio; (4) the anomalous Schottky effect under intensive electric field. Some useful results are obtained: the pulse current density is higher than 20 A/cm~2 (when T_k =850℃); the anomalous Schottky effect is observed when the field intenaity is higher than 10~4 V/cm; the cathode has flat J_-ft characteriatic when the pulse duration ratio is in the range of 5×10~(-3)--4×10~(-2) and an emission current density of 8.8 A/cm~2 is drawn. Finally, the experimental results are discussed in relation to papers of the cathode surface analysis published at home and abroad.     

New Type of the Electron Emission Induced by the Electric Field

A new type of the electron emission induced by a pulsed electric field with a strength of about 105 V/cm applied to the cathode made of graphene-like structures has been found. Pulsed currents of up to several hundred amperes have been obtained in a range of 1–5 ns. It has been found that the length of the current pulse depends on the strength of the electric field and decreases with an increase in this strength at a constant length of the electric field pulse; the electron emission time as well as the maximum emission current are determined by the value of the bound charge in the region of the cathode surface; and the process relaxation time after extraction of the emission current exceeds 300 ns.     

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。     

碳纳米管冷阴极Pierce电子枪

为发展场致发射冷阴极毫米波电真空辐射源器件, 对利用大面积碳纳米管冷阴极产生大电流、高电流密度电子注的电子光学系统进行了研究.通过在Pierce电子枪阴极表面引入栅网结构, 解决了碳纳米管冷阴极场致发射所需的强电场和电子聚束问题.在碳纳米管冷阴极实验测试数据的基础上, 采用粒子模拟软件对上述电子光学系统进行了仿真.研究了栅网对注电流、注腰半径和电子注散射的影响, 分析了阳极电压和外加轴向磁场对电子注的聚束作用.优化后的仿真结果表明在阴极发射面为3.03 cm2时, 该电子光学系统能够产生210 mA、60 kV, 电流密度为6.7 A/cm2, 最大注半径为1mm的电子注.     

碳纳米管场发射冷阴极的低温制备及场发射性能

利用纳米银的低温熔接性和良好导电性,研究了以纳米银取代传统的有机粘结剂和导电银浆制备CNTs场发射冷阴极的新工艺.将CNTs、纳米银、粘性松油醇和有机溶剂混合研磨后涂敷在镀Cu玻璃基片上,250℃烧结30min后,纳米银颗粒之间互相熔接,将周围的CNTs粘结成为整体膜,形成了表面平整、导电性和场发射性能良好的CNTs阴极.测量了不同纳米银掺入量的CNTs阴极的场发射性能,结果表明:当CNTs:Ag质量比率为1:1时,CNTs阴极具有最好的场发射性能,阈值电场为4.9V/μm,当电场强度为5.7V/μm时,场发射电流密度为41mA/cm2.纳米银比例过大,烧结后CNTs被熔接的银膜覆盖,高电压时场发射电流明显下降,而纳米银掺入量太少则会导致CNTs阴极的附着力和导电性变差.     

铁电冷阴极材料电子发射实验研究

铁电冷阴极材料是一种在脉冲电压激励下从铁电表面获得很强的脉冲电子发射的新型功能材料。如何提高该材料的发射电流密度、束发射度和束亮度,是其研究的一个热点。本实验采用硅橡胶,清漆作为底电极表面及栅电极边缘的绝缘保护层,避免了表面放电现象,使得激励场强增大,从而极大地提高了铁电冷阴极材料的发射电流密度,最高达187 A/cm2,从归一化均方根发射度εn(m·rad)和归一化峰值亮度βn(A/m2·rad2)理论计算值来看,也大大改善了材料的束发射度和束亮度。     

冷冻干燥法制取扩散阴极含钪活性物质

借助液相合成法中的冷冻干燥法,制备出了高发射扩散阴极所需的含钪多元金属氧化物活性物质,其中Ba与Sc的原子比接近2∶1。应用该活性物质的浸渍阴极,取得了超过500 A/cm;的二极管脉冲发射电流密度和218.5 A/cm;的电子枪脉冲发射电流密度。在二极管直流测试条件(950°C,10 A/cm;)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/cm;的较大发射电流密度。冷冻干燥法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原料混合不可控、成分分布不均匀等问题,能够缩短工艺流程、节约工艺设备,有着良好的生产推广价值。     

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。     

Improvement of the field emission properties of carbon nanotubes by CNT/Fe_3O_4 composite electrophoretic deposition

A simple CNT/Fe_3O_4 composite electrophoretic deposition method to improve the field emission cathode properties of carbon nanotubes(CNTs) is proposed.It is found that CNT/Fe_3O_4 composite electrophoretic deposition leads to better field emission performance than that of single CNT electrophoretic deposition.The result is investigated using SEM,J-E and FE.After the process,the turn-on electric field decreases from 0.882 to 0.500 V/μm at an emission current density of 0.1 mA/cm~2,and the latter increase...