碳納米管陰極強(qiáng)流脈沖發(fā)射特性研究.pdf

1、電子直線感應(yīng)加速器(LIA)閃光照相時(shí)所需要的電子束的束流強(qiáng)度高達(dá)數(shù)kA。通常只有熱致電子發(fā)射陰極和場(chǎng)致電子發(fā)射陰極能夠獲得如此大的電流強(qiáng)度的電子束。其中，熱陰極獲得的電子束的束流品質(zhì)較好，但發(fā)射電流密度相對(duì)較低，陰極容易中毒，壽命較短，而且成本高。場(chǎng)致發(fā)射陰極屬于冷陰極的范疇，高壓脈沖場(chǎng)強(qiáng)下，場(chǎng)致發(fā)射陰極也能夠引出強(qiáng)流電子束，并且陰極發(fā)射電流密度相對(duì)較高，壽命較長(zhǎng)，因此被廣泛應(yīng)用于強(qiáng)流電子加速器和高功率微波管中。
　　論文中通過(guò)

2、ANSYS模擬了2MeV LIA注入器平臺(tái)二極管區(qū)的靜電場(chǎng)分布，結(jié)合實(shí)驗(yàn)情況，說(shuō)明了在使用不同陰極組件的情況下靜電場(chǎng)分布對(duì)陰極發(fā)射的影響;通過(guò)模擬二極管陰極持續(xù)放氣與二極管真空室壓強(qiáng)分布的關(guān)系，得到了二極管區(qū)分子泵在腔壁的分布對(duì)真空室壓強(qiáng)分布的影響較大的結(jié)論。
　　在2MeV LIA注入器平臺(tái).上開(kāi)展了大面積碳納米管陰極強(qiáng)流脈沖發(fā)射特性研究實(shí)驗(yàn)。通過(guò)多種手段和設(shè)備系統(tǒng)地研究了碳納米管陰極強(qiáng)流脈沖發(fā)射特性。主要得到以下結(jié)論:

3、　　碳納米管陰極具有強(qiáng)流脈沖電子束發(fā)射能力，在1.61MV的二極管脈沖高壓下，獲得了108.4A/cm2的發(fā)射電流;碳納米管陰極強(qiáng)流脈沖發(fā)射不是理想的場(chǎng)致電子發(fā)射，與天鵝絨陰極、碳纖維陰極等陰極強(qiáng)流脈沖發(fā)射一樣屬于等離子體發(fā)射;初步分析了在碳納米管陰極強(qiáng)流脈沖發(fā)射實(shí)驗(yàn)中，陰極等離子體的膨脹對(duì)二極管導(dǎo)流系數(shù)和阻抗的影響;通過(guò)氣體質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)，碳納米管陰極強(qiáng)流脈沖發(fā)射時(shí)伴隨有較多的CO2、N2(CO)、H2等幾種常見(jiàn)氣體的陰極放氣，通過(guò)分析

4、這些氣體成分含量的變化，明確了形成等離子體氣體的來(lái)源;分析了陰極放氣對(duì)二極管真空室壓強(qiáng)的影響，通過(guò)對(duì)壓強(qiáng)時(shí)間變化曲線的數(shù)值積分，粗略計(jì)算了特定幾發(fā)實(shí)驗(yàn)所引起的陰極放氣的放氣量為0.06～0.49Pa·L，相應(yīng)的放氣分子數(shù)目與電子數(shù)目之比為170～350atoms/e-，得到陰極等離子體是弱電離等離子體的結(jié)論;實(shí)驗(yàn)估測(cè)了碳納米管陰極特征啟動(dòng)時(shí)間約為39ns，并且特征啟動(dòng)時(shí)間與脈沖場(chǎng)強(qiáng)無(wú)關(guān)僅與碳納米管的合成方法相關(guān)。
　　通過(guò)對(duì)碳納米