【摘 要】
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欲提高大功率(大于10KW)连续波磁控管的使用寿命和输出功率,需提高磁控管用阴极的耐电子、离子轰击能力和二次电子发射系数(σ).合金阴极因具有良好的耐电子、离子轰击能力,同时具有相对较高的σ,在大功率连续波磁控管中拥有强大的应用潜力.本文通过对不同重量百分比(wt％)掺杂W-Re、W-Sc、W-Y、W-Zr 等合金阴极的σ 进行了研究,发现Re 掺杂W-Re 合金阴极对提高纯钨阴极的σ 能力最明显
【机 构】
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中国科学院电子学研究所中国科学院高功率微波源与技术重点实验室,北京,100190;中国科学院研究生院,北京,100039
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欲提高大功率(大于10KW)连续波磁控管的使用寿命和输出功率,需提高磁控管用阴极的耐电子、离子轰击能力和二次电子发射系数(σ).合金阴极因具有良好的耐电子、离子轰击能力,同时具有相对较高的σ,在大功率连续波磁控管中拥有强大的应用潜力.本文通过对不同重量百分比(wt％)掺杂W-Re、W-Sc、W-Y、W-Zr 等合金阴极的σ 进行了研究,发现Re 掺杂W-Re 合金阴极对提高纯钨阴极的σ 能力最明显.在对不同wt％,分别为20％、10％、6％、5％、4％、3％Re掺杂W-Re 合金阴极的σ 进行了实验分析,发现掺杂wt％为5％左右时,W-Re 合金阴极具有最大的σ,其值为1.8,与同等条件下制备的W 阴极(纯W 粉烧结)相比,能够使σ 提高80％.在上述实验基础上,讨论合金阴极提高纯钨阴极σ 的物理机制,发现合金阴极材料在高温烧结的过程中形成了两种金属相,第一种相为难熔正电性金属相,另一种相为难熔合金相.在高温烧结激活的过程中,正电性活性金属从合金阴极基底中扩散,迁徙到阴极表面,形成了正电性金属原子层,正是这层正电性金属原子层的作用,最终提高了纯钨阴极的σ,而Re 相比于Sc、Zr、Y 等正电性最强,因此对提高纯钨阴极σ 能力最明显,而当Re 掺杂wt％为5％左右时,会出现最佳Re 原子层覆盖度,此时5％Re 掺杂W-Re 合金阴极具有最大的σ 值.
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