陣列式碳納米管冷陰極電子槍的研究.pdf

1、碳納米管具有優(yōu)異的場致發(fā)射性能，可以作為冷陰極器件的材料。為了發(fā)展碳納米管場致發(fā)射冷陰極微波、毫米波電真空輻射源器件，本文對大面積無序生長平面以及陣列式碳納米管冷陰極的場致發(fā)射特性進行了研究，設(shè)計出可應(yīng)用于行波管中的電子槍。以下為本論文的主要完成的研究內(nèi)容：
　　1.以實驗實際測得的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，擬合出碳納米管場致發(fā)射的相應(yīng)參數(shù)，并建立了大面積的平面碳納米管冷陰極的場致發(fā)射模型。研究了碳納米管冷陰極表面電場的分布以及電場的邊緣效應(yīng)，

2、并對電場的邊緣效應(yīng)進行了優(yōu)化，使之表面場的分布變得較均勻。
　　2.在現(xiàn)有實際磁場分布的基礎(chǔ)上，設(shè)計了柵控結(jié)構(gòu)的平面碳納米管場致發(fā)射冷陰極電子槍。并確定了設(shè)計所需的相關(guān)參數(shù)，冷陰極電子槍模型在陰柵距離0.3mm，柵極電壓3kV時，產(chǎn)生的電子注面積壓縮比為22，注腰半徑為1.8mm，柵網(wǎng)的通過率為67％，輸出電流密度為1.9A/cm2。
　　3.根據(jù)仿真結(jié)果，將平面碳納米管場致發(fā)射冷陰極電子槍進行加工，并進行了實驗測試研究。測

3、試結(jié)果顯示，電子槍陰極發(fā)射電流最大為20mA，陽極處電流為5mA。分析實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，陰極發(fā)射的電流被柵極所截獲，而截獲的電流反過來影響了其下方區(qū)域的碳納米管，使其被損毀無法發(fā)射電子。
　　4.設(shè)計了兩種不同結(jié)構(gòu)的陣列式碳納米管冷陰極電子槍，具有加工工藝簡單、精度高、一致性好，且電子通過率均能達到100%等特點。其中對陰極表面開槽式陣列碳納米管冷陰極電子槍的模擬仿真可以得到碳納米管冷陰極陣列發(fā)射的電流密度為2A/cm2，壓縮比約為2