新型含鈧擴(kuò)散陰極的研究.pdf

1、本論文采用添加少量錸元素的液固摻雜法制備浸漬型含鈧擴(kuò)散陰極的基體粉末，同時選用液液摻雜法即溶膠凝膠法制備含鈧鎢粉末，用來提高氧化鈧在鎢基體中分布均勻性。采用氫氣燒結(jié)法，制備了浸漬型和壓制型擴(kuò)散陰極的鈧鎢基體。利用X射線衍射儀、掃描電鏡、能譜儀和原位俄歇電子譜儀等現(xiàn)代分析技術(shù)研究了鈧鎢粉末的特性、氧化鈧-鎢燒結(jié)基體的微觀結(jié)構(gòu)，并利用動態(tài)真空系統(tǒng)對上述兩種陰極進(jìn)行了發(fā)射水平的測試。文中探討了利用亞微米粉末制備亞微米結(jié)構(gòu)浸漬型含鈧擴(kuò)散陰極的工

2、藝，氧化鈧添加含量對陰極發(fā)射水平的影響以及陰極發(fā)射機(jī)理的初步分析，并且研究了利用超細(xì)粉末制備壓制型陰極的工藝。 采用硝酸鈧摻雜藍(lán)鎢的液固摻雜法，并添加不同含量的錸元素，制備了氧化鈧摻雜鎢粉末。實驗表明，隨著錸含量的提高，鈧鎢粉末得到明顯地細(xì)化，甚至達(dá)到納米尺寸。同時，利用液液摻雜法制備鈧鎢粉末可以更好地改善氧化鈧在鎢粉末中的分布均勻性。 通過對壓制、燒結(jié)、浸漬等制備工藝的探索，成功地摸索出了適合這種亞微米尺寸粉末的新工藝

3、。本實驗所獲得的新型亞微米結(jié)構(gòu)陰極，仍舊保持著粉末的亞微米尺寸，孔度和浸漬量都滿足普通擴(kuò)散陰極的要求。另外，陰極具有孔度均勻，孔度分布也十分均勻的結(jié)構(gòu)。這樣的良好結(jié)構(gòu)對陰極發(fā)射性能的改善是十分有利的。 對亞微米結(jié)構(gòu)浸漬型擴(kuò)散陰極進(jìn)行發(fā)射測試，結(jié)果表明，用偏離點(diǎn)電流Jdiv表示在850℃b(℃b為亮度溫度)時陰極電流密度可達(dá)到50A/cm2，而用降低陰極伏安特性曲線直線部分斜率10％的J10％表示在850℃b時陰極電流密度則可達(dá)到

4、100A/cm2，這一結(jié)果是目前世界熱陰極發(fā)射的最好水平。此外，陰極的壽命實驗已經(jīng)進(jìn)行了5000小時以上，充分說明這種陰極具有良好的應(yīng)用前景。實驗證明，氧化鈧含量的提高會改善陰極的發(fā)射水平。對陰極進(jìn)行適當(dāng)?shù)募せ羁梢蕴岣哧帢O的發(fā)射水平。 在制備壓制型陰極的過程中，利用高能球磨機(jī)成功將鋁酸鹽粉末磨細(xì)，并且獲得了混合均勻的陰極基體粉末。進(jìn)行燒結(jié)實驗，發(fā)現(xiàn)在1650℃燒結(jié)所獲得的陰極表面結(jié)構(gòu)良好，孔度均勻，有利于陰極發(fā)射水平的改善。由這