行波管陰極受離子轟擊的退化機(jī)理研究.pdf

1、寬帶大功率行波管具有大功率、高效率、高增益、寬頻帶和長壽命等特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于雷達(dá)、電子對抗和通訊等國防重點(diǎn)工程，被譽(yù)為武器裝備的“心臟”。熱陰極作為真空電子器件的核心組成部分，其壽命在很大程度上決定了整管的壽命。本文針對陰極失效機(jī)理開展了以下研究:
　　對典型熱陰極的種類與發(fā)射機(jī)理、失效機(jī)理、性能檢測方法等進(jìn)行了總結(jié);重點(diǎn)對M型陰極性能退化機(jī)理進(jìn)行了總結(jié)分析，包括鋇蒸發(fā)、離子轟擊、膜層基底互擴(kuò)散等;并介紹了陰極性能退化相關(guān)參數(shù)的

2、檢測方法，包括蒸發(fā)率測量、功函數(shù)檢測方法和擴(kuò)散系數(shù)測量的方法。
　　提出并基于MATLAB建立了行波管陰極受離子轟擊的性能退化仿真模型。該模型可用于對行波管陰極受離子轟擊的表面膜層退化過程進(jìn)行仿真，得到原子濺射分布、離子斑形貌、離子斑產(chǎn)生時間等結(jié)果;模型主要由電子軌跡仿真模塊和離子回轟模塊組成，模型中綜合考慮了膜層基底互擴(kuò)散效應(yīng);模型以電子槍結(jié)構(gòu)和工作參數(shù)為輸入，可以對工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)等的影響進(jìn)行分析，相比現(xiàn)有模型具有更好的適用性。

3、
　　利用建立的模型對一電子槍實(shí)例受離子轟擊的膜層退化進(jìn)行了深入的研究，仿真分析了離子斑出現(xiàn)時間、形貌和增長速率隨真空度、溫度和電流密度的變化，并總結(jié)得出了離子斑出現(xiàn)時間與各應(yīng)力之間的關(guān)系式，及離子斑半徑隨時間的演變規(guī)律。
　　最后，通過對失效陰極的顯微和掃描電鏡檢測分析，測得陰極受離子轟擊導(dǎo)致的表面元素濃度變化及離子斑形狀，與仿真結(jié)果基本一致，進(jìn)一步驗(yàn)證了仿真模型的正確性。
　　本文工作為行波管陰極受離子轟擊的影響分