论文部分内容阅读
为了满足热阴极的发射电流密度大、寿命长、蒸散小、可靠性高等要求,本论文在国家自然科学基金资助项目的支持下,对一种用于氧化物阴极的表面发射材料进行纳米化合成研究,并对合成的纳米电子发射材料进行发射性能测试和发射机理讨论。论文主要研究工作和创新性成果如下:
①采用气-液相合成技术合成钡、锶、钙三元碳酸盐,详细研究了溶液的浓度、温度、搅拌速率、加入添加剂、超声波作用、干燥方法等对碳酸盐形貌的影响。根据气-液相法合成三元碳酸盐的研究结果,通过在沉淀过程中改变溶液的温度来控制碳酸盐的晶体成核和生长,合成出了一种颗粒状的三元纳米碳酸盐,粒度为80～100nm。
②通过水冷阳极大电流直流及脉冲测试方法测试,850℃、800℃、750℃时,纳米碳酸盐阴极的直流发射电流密度分别为3.8A/cm2、2.5A/cm2、1.4A/cm2。相同温度下,纳米碳酸盐阴极的直流发射电流密度大于普通针状三元碳酸盐阴极的直流发射电流密度。
③采用飞行时间质谱法和石英晶体振荡动态测试法,分析纳米碳酸盐贮存式氧化物阴极在分解、激活过程中及不同工作温度下的蒸发特性。结果表明,纳米碳酸盐纯净无杂质,能够在常规工艺过程中充分分解和激活；阴极温度为900℃、850℃、800℃、750℃时,纳米碳酸盐阴极的平均蒸发速率分别为1.86×10-8、7.16×10-9、1.21×10-9、9.29×10-11g·cm-2s-1,在相同温度下,纳米碳酸盐阴极的平均蒸发速率明显小于的普通碳酸盐阴极的平均蒸发速率。
④对纳米三元碳酸盐涂层及普通针状三元碳酸盐涂层激活前后进行SEM、发射微观均匀性、俄歇电子能谱等分析,讨论纳米结构发射涂层对阴极的发射性能、发射均匀性、蒸发率等特性的影响,初步探讨纳米发射涂层的发射机理。结果表明,纳米碳酸盐阴极涂层分解激活后获得的表面比表面积,比普通针状碳酸盐阴极涂层分解激活后获得的表面比表面积大,所以纳米碳酸盐阴极在相同条件下能支取比普通针状碳酸盐阴极更大的直流发射电流密度,且发射均匀性更好,逸出功分布79％在1.52～1.58eV之间。