含鈧擴散陰極的實用化特性研究及改進的探索.pdf

1、含鈧擴散陰極具備低溫大發(fā)射性能，在未來高功率高頻率先進微波器件中有良好的應(yīng)用前景。在電子槍結(jié)構(gòu)中研究陰極的發(fā)射性能，不僅能夠為器件設(shè)計和選用陰極提供直接的依據(jù)，而且能更真實的反映陰極的特性。然而陰極蒸發(fā)大小是真空電子器件實際應(yīng)用中一個嚴重的問題，它不僅直接影響陰極自身的壽命，而且影響器件的特征和參數(shù)。同時陰極基體的微觀結(jié)構(gòu)對陰極蒸發(fā)與發(fā)射特性有密切的聯(lián)系。因此本文對含鈧擴散陰極在皮爾斯電子槍內(nèi)應(yīng)用特性、陰極蒸發(fā)特性以及基體微觀結(jié)構(gòu)改進的

2、探索進行了研究。
　　 本研究對于含鈧擴散陰極的蒸發(fā)特性研究主要包括蒸發(fā)物的組成、不同溫度下的蒸發(fā)速率、蒸發(fā)能的進行計算，并且提出影響陰極蒸發(fā)大小的因素。采用基于石英晶體振蕩原理的陰極動態(tài)蒸發(fā)測量系統(tǒng)測定含鈧擴散型陰極在不同溫度下的蒸發(fā)量。結(jié)果顯示在相同的工作溫度下含鈧擴散陰極的蒸發(fā)速率比普通M型陰極和浸漬鋇鎢陰極低一個數(shù)量級。并且通過計算得出陰極正常工作時的蒸發(fā)激活能約為3.55 eV。利用飛行時間質(zhì)譜分析法對含鈧擴散陰極不同

3、工作階段的蒸發(fā)物質(zhì)進行分析。發(fā)現(xiàn)含鈧擴散陰極中Sc的主要蒸發(fā)形式為ScO+，陰極蒸發(fā)物的主要成份為ScO+（31）、Ba++（69）、Ba+（138），并且含有少量的BaO。含鈧擴散型陰極Ba和BaO的蒸發(fā)能均高于浸漬鋇鎢陰極和M型陰極。
　　 本研究制備大電流密度含鈧擴散陰極并應(yīng)用于玻璃管皮爾斯電子槍中。陰極為未經(jīng)過機械加工的平面結(jié)構(gòu)，直徑2mm。陰極在工作溫度為950-1000℃b時，即可以提供電流密度100A/c㎡。在大多

4、數(shù)電子槍實際應(yīng)用中如TWT、速調(diào)管等，要求陰極表面為具有一定曲率的球面。首次成功制備大電流密度含鈧擴散球面陰極，陰極餅直徑2.88mm，球面曲率半徑3.26mm。在電子槍中測試含鈧擴散陰極的發(fā)射特性，獲取良好的電子束，陽極電壓23KV時通過率達到96.3％，并且成功支取電流密度80 A/c㎡。該結(jié)果證實含鈧擴散陰極有能力在皮爾斯電子槍中提供50-80 A/c㎡電流密度。
　　 本文探索陰極粉末結(jié)構(gòu)細化對陰極發(fā)射性能的影響。采用液