大電流密度冷陰極電子槍研究與設(shè)計(jì).pdf

1、碳納米管冷陰極電子槍以其發(fā)射電流密度大、室溫工作、瞬時(shí)啟動(dòng)等特點(diǎn)，在大功率微波真空電子器件領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。但是目前所能獲得的碳納米管冷陰極電子槍仍存在著一些問(wèn)題，如陰極發(fā)射性能（最大發(fā)射電流、發(fā)射穩(wěn)定性）較差、柵極電子截獲率較高以及電子束的聚焦效果差等。針對(duì)碳納米管冷陰極電子槍應(yīng)用過(guò)程中存在的上述問(wèn)題，本文主要對(duì)大電流密度的碳納米管冷陰極及其在電子槍中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。
　　在對(duì)大電流密度冷陰極的陰極發(fā)射性能的研究中，采用

2、理論分析與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法，針對(duì)測(cè)試結(jié)果中不同測(cè)試條件（水冷和非水冷）下出現(xiàn)的明顯差異的發(fā)射特性，結(jié)合不同的發(fā)射機(jī)理，分析溫度對(duì)大電流密度碳納米管冷陰極發(fā)射性能的影響。論文所制備的大電流密度冷陰極材料的發(fā)射特性已基本能夠滿足行波管等微波真空電子器件對(duì)電子槍的應(yīng)用要求。在線直流水冷測(cè)試條件下，最大發(fā)射電流達(dá)到33.5mA，對(duì)應(yīng)的發(fā)射電流密度為4.27A/cm2(發(fā)射面積0.785mm2)，器件的消耗功率為340W;穩(wěn)定性測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，在

3、20mA大電流條件下，連續(xù)27小時(shí)的在線直流水冷測(cè)試，碳納米管陰極表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，此時(shí)對(duì)應(yīng)的場(chǎng)致發(fā)射電流密度達(dá)到了2.52A/cm2，相應(yīng)的電流最大跌幅為5.3％。
　　在上述基礎(chǔ)上，論文對(duì)碳納米管冷陰極電子槍進(jìn)行了電子光學(xué)仿真設(shè)計(jì)和實(shí)物加工測(cè)試。論文分別對(duì)陰極結(jié)構(gòu)、柵網(wǎng)參數(shù)以及電子注聚焦系統(tǒng)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，并在仿真結(jié)果的理論指導(dǎo)下，參考實(shí)用化的熱陰極行波管電子槍的電極組裝要求和測(cè)試方案，進(jìn)行了電子槍實(shí)物加工及性能測(cè)試。測(cè)試過(guò)程