冷陰極電子槍的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究.pdf

1、碳納米管作為場致發(fā)射陰極具有快速啟動、室溫工作及高電流密度等諸多優(yōu)點(diǎn)，在冷陰極電子槍及其器件中有廣泛的應(yīng)用前景。本文以碳納米管作為陰極，研究了冷陰極電子槍設(shè)計(jì)過程中的關(guān)鍵問題并進(jìn)行了加工測試，對用于微波管的冷陰極電子槍進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)與研究。
　　首先，對碳納米管陰極的二極場致發(fā)射性能做了研究，實(shí)驗(yàn)測試中得到了34mA的最大發(fā)射電流，對應(yīng)電流密度4.3A/cm2，陰極消耗功率為330W。在隨后的陰極發(fā)射穩(wěn)定性測試中，保持陰極發(fā)射電流

2、為20mA，8小時(shí)內(nèi)電流跌幅為3.8％，此碳納米管陰極表現(xiàn)出了較強(qiáng)的電流發(fā)射能力及較好的穩(wěn)定性。以上述實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)在電磁仿真軟件中建立了碳納米管場致發(fā)射模型，分別研究了不同陰柵結(jié)構(gòu)對電子槍內(nèi)電場分布及電子束形狀的影響、不同柵網(wǎng)通過率對陰極發(fā)射電流及電子槍效率的影響以及不同柵網(wǎng)網(wǎng)孔對電子束成形特性的影響等問題。最后得出柵網(wǎng)通過率為80％左右時(shí)電子槍具有最大的引出效率，方孔柵網(wǎng)和輪輻柵孔柵網(wǎng)的透鏡作用較弱，容易形成收斂電子注。
　　其次

3、，加工制備了冷陰極電子槍原型器件，進(jìn)行了多方面測試實(shí)驗(yàn):(1)不同柵網(wǎng)通過率的電子槍測試，論證了前述仿真分析結(jié)果;(2)直流油冷條件下電子槍測試，結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)冷陰極電子槍能夠高效的完成場致電子發(fā)射及電子的引出;(3)脈沖水冷測試條件下電子槍測試，在脈沖測試下一定程度解決了電子槍熱量無法及時(shí)排除的問題，得到了76mA的發(fā)射電流，對應(yīng)陽極電流為44mA。深入分析了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出了下一步的優(yōu)化解決方案。
　　最后在上述理論