铁电阴极材料发射电流密度测试电路的分析改进

对于铁电阴极材料,电流发射密度是其关键性能指标。发射电流密度越大,发射出电子能量越高,则材料可以做为强流电子束源应用。然而由于受地电流耦合信号的影响,往往不易测得样品的真实发射电流密度信号。为此,通过实践探讨,对已有的常规测试电路进行了优化,解决了地电流干扰问题,最终确定了较好的测试电路,获得比较满意的测试信号结果。

待定系数法计算场致发射体阴极表面场强和发射电流密度

在计算场致发射体阴极发射电流时 ,影响发射电流的主要因素是阴极表面的电场强度。由于发射电流密度的大小和阴极表面场强呈指数关系 ,阴极表面场强很小的变化将引起发射电流的剧烈变化 ,所以提高阴极表面场强的计算精度是至关重要的。本文提出了一种计算阴极表面场强的新方法——待定系数法 ,并用该方法计算了一个二极管场致发射体的阴极表面电场强度和电流密度。

大电流密度钪酸盐阴极的发射性能研究

本文对钪酸盐浸渍式扩散阴极进行制备与研究。选择平均粒径为1.3μm的钨粉进行阴极基体的制备,通过对压制、烧结、浸渍工艺的控制获得含钪扩散阴极。对阴极基体粉末和钪酸盐阴极进行分析,并对阴极进行了脉冲发射测试、Miram曲线和有效功函数分布(PWFD)的测试,并将结果与普通浸渍式含钪扩散阴极进行了比较。研究结果表明:阴极的脉冲发射电流密度在950℃拐点电流密度为62.17A/cm2。测试温度为1000和1050℃时,没有测得阴极的饱和电流,测得的阴极最大脉冲发射电流密度分别为111.97,122.46A/cm2。由Miram曲线和PWFD测得阴极的逸出功为1.47eV。

大电流密度Cs_3Sb光电阴极工艺与寿命的研究

为满足大电流密度电子发射的需要,对锑铯光电阴极的制备工艺进行了研究。设计了一种效率高便于再生的管道铯源。对于绿光(λ=514.5nm)光电阴极量子产额达到2.5%,脉冲工作状态下,发射电流密度可长时间保持1.4A/cm^2。

高电流密度氧化物阴极进展

氧化物阴极直流运用的发射电流密度为0．5A／cm^2，如使用Sc2O3分配式氧化物阴极，可使发射电流密度提高到2A／cm^2，而使用Ba2Sc2O5分配式氧化物阴极则有进一步提高到3．8Am／cm^2的可能。若采用Sc2O3的钨薄膜分配式氧化物阴极，则可进一步达到4A/cm^2不掺杂物质，仅将(Ba,Sr，Ca)O制成亚微米氧化物阴极也可将电流密度从0．5A／cm^2提高到2A／cm^2。

毫米波器件大电流密度阴极的研制

一、引言毫米波器件对阴极提出了高发射电流密度和低工作温度的要求。苏联自1967年开始,研究制成了压制型钪酸盐阴极,由于【3BaO·2Sc2O3)熔点高,很难制成工艺简单的浸渍型阴极。七十年代,美国、荷兰相继制成了浸渍型钪酸盐阴极。

强电流铁电阴极电性能参数与发射结果的关系研究

在实验结果的基础上，从理论上阐明了材料的电滞回线、介电常数、压电常数等性能对电流发射性能的明显影响，并通过材料的掺杂改性提高材料的性能参数，从而达到了提高发射电流密度的目的。

强发射电流反铁电冷阴极材料实验研究

采用固态烧结工艺制备了位于反铁电／铁电相界附近的PbLa（Zr，Sn，Ti）O3（PLZST）反铁电陶瓷样品．通过测定样品在快速单脉冲电压激励下的电子发射特性，得到了激励电压对发射电流的影响规律，发射电流随激励电压增加而增加，当激励电压大于1．5kV时，发射电流趋于饱和．在单脉冲激励下进行电子发射实验，得到如下结果：在激励电压为800V、抽取电压为0V的条件下，发射电流密度为1．27A／cm^2；当抽取电压增加到4kV时，获得了1700A／cm^2的大发射电流密度．

强发射电流反铁电冷阴极材料的实验研究

采用固态烧结工艺制备了位于反铁电/铁电相界附近的PbLa(Zr,Sn,Ti)O3(PLZST)反铁电陶瓷样品.通过测定样品在快速单脉冲电压激励下的电子发射特性,得到了激励电压对发射电流的影响规律,发射电流随激励电压增加而增加,当激励电压大于1.5 kV时,发射电流趋于饱和.在单脉冲激励下进行电子发射实验,得到如下结果:在激励电压为800 V、抽取电压为0 V的条件下,发射电流密度为1.27 A/cm2;当抽取电压增加到4 kV时,获得了1 700 A/cm2的大发射电流密度.研究结果表明,室温下PLZST的反铁电陶瓷可在较低激励电压下实现电子发射,发射电流密度大,能够工作于4 Pa的低真空环境中.

一种浸渍式钨酸盐阴极的制备与发射性能

本文开展了活性物质为钨酸钡锶的浸渍式钨酸盐钡钨阴极的研究,主要包括钨酸钡锶盐的合成,浸渍式钨酸钡锶阴极的制备及其发射性能的测试。实验结果表明:在1400℃空气气氛中合成了主要相为Ba_3WO_6及Ba_2SrWO_6的钨酸钡锶盐。在1800℃浸渍该钨酸盐与氢化锆的混合物成功制备了浸渍式钨酸盐阴极,阴极发射性能测试结果表明在1050℃_(br)和1000℃_(br)时直流发射电流密度分别为7.54和4.30 A/cm^2。

掺杂氧化铈钡钨阴极的结构和发射性能的研究

采用CeO2与钨粉机械混合,制备了满足大功率微波器件要求的高性能掺杂CeO2钡钨阴极,利用扫描电镜、压汞仪等测试手段分析了阴极的微观结构。用水冷阳极二极管检测了阴极的发射性能。研究表明,掺杂CeO2钡钨阴极孔径分布较窄,为0.4~3.6μm,平均孔径为2μm。在阴极正常工作温度1050℃下,掺杂CeO2钡钨阴极的直流发射电流密度和脉冲发射电流密度分别为6.33,17.48 A.cm-2,明显优于传统钡钨阴极,满足大功率微波器件要求。

铁电冷阴极材料电子发射实验研究

铁电冷阴极材料是一种在脉冲电压激励下从铁电表面获得很强的脉冲电子发射的新型功能材料。如何提高该材料的发射电流密度、束发射度和束亮度,是其研究的一个热点。本实验采用硅橡胶,清漆作为底电极表面及栅电极边缘的绝缘保护层,避免了表面放电现象,使得激励场强增大,从而极大地提高了铁电冷阴极材料的发射电流密度,最高达187 A/cm2,从归一化均方根发射度εn(m·rad)和归一化峰值亮度βn(A/m2·rad2)理论计算值来看,也大大改善了材料的束发射度和束亮度。

新型CNT-FED栅极结构表面二次电子发射研究

提出了一种简单可行的CNT FED栅极制备方法,即采用金属网板作为栅极,网板上下表面同样制备一定厚度的介质层,网板表面和内通道壁上蒸发MgO和MgF2薄膜,一次电子在电场作用下轰击薄膜层将激发大量二次电子和背散射电子,弥补了栅极对初始电子的截获,提高了器件发射电流密度和发光亮度.文中对该模型中二次电子发射过程进行了数值模拟计算并进行了相关验证实验.

无铅阴极的相变致电子发射研究

研究了最新无铅阴极钛酸铋钠(Na_(1／2)Bi_(1／2)TiO_3，NBT)基铁电陶瓷的电子发射性能和电子发射的机理。采用常规陶瓷工艺制备了发射阴极样品，并在阴极上施加高达15 kV的激励脉冲，获得了20A／cm^2的最大发射电流密度。在施加激励电压的同时观察到3个发射电流脉冲峰值，该现象不同于其他的阴极。通过测试NBT基铁电陶瓷的相变性能，修正了得到公队的快极化反转致电子发射理论，提出相变致电子发射理论公式，合理解释了该新型无铅NBT基阴极的电子发射3个峰现象，说明了电子发射不仅可以由快极化反转产生，也可以由相变导致的极化变化产生。

栅极调制纳米线的场发射特性

建立一个理想的带栅极纳米线模型,利用静电场理论计算出纳米线顶端电场增强因子,进一步分析了栅孔半径以及栅极电压等参数对电场增强因子和纳米线顶端表面电流密度的影响。结果表明,在加较大的栅极电压的情况下栅孔半径越小,电场增强因子就越大,且随着栅极电压的增加电场增强因子近似地线性增加;而当栅极电压等于零(或接近于零)时栅孔对纳米线表面电场的屏蔽效应较显著,栅孔半径越大,电场增强因子反而越大;电流密度在纳米线顶端边缘处最大,而且随着栅极电压的增加而呈指数增加。

缺位型强电流铁电阴极材料的研究

采用一种新型的缺位型铁电陶瓷作为阴极材料 ,获得了 1 87A/cm2 的强电流发射密度。通过缺位型与非缺位型材料的发射电流的对比 ,从理论上分析了缺位对于电子发射的影响 ,从材料学角度出发 ,总结出提高发射电流密度的三种有效方法 :即增强阴极表面半导体性 。

氧化铈对M型扩散阴极发射性能影响的研究

采用稀土CeO2与钨机械混合,制备了掺杂稀土氧化铈(CeO2)M型扩散阴极,利用扫描电镜、压汞仪等测试手段分析了阴极基体的微观结构。用水冷阳极二极管检测了阴极的发射性能。同时利用XPS对老练后阴极表面化学成分进行了分析。研究表明,掺杂稀土CeO2阴极基体孔径分布更均匀,平均孔径为2.08μm。在阴极正常工作温度1050℃下,掺杂稀土CeO2钡钨阴极的直流发射电流密度和脉冲发射电流密度分别为6.33 A.cm-2、17.48 A.cm-2,有效逸出功为1.86 eV,明显优于纯钨基M型扩散阴极。掺杂稀土CeO2有助于Ba的扩散,并吸附在阴极表面,使得M型阴极表面Ba3d峰明显增强。

铁电阴极电子发射实验研究

为提高铁电阴极材料的电子发射电流密度及电子束品质,采用等静压成型工艺制备PZT铁电阴极样品,研究了真空度、温度、极间距、收集极和极间铜网等测试条件对其电子发射性能的影响。结果表明:利用等静压成型工艺制备样品,并进行硅橡胶绝缘层保护,在真空度高于10–3Pa,极间距为2.5mm,并在极间添加铜网,采用石墨收集极情况下进行电子发射实验,可获得铁电阴极样品测试最佳效果。

提高PZT阴极电子发射性能的实验研究

实验研究了提高PZT(锆钛酸铅)阴极电子发射性能。在电子发射快极化反转机理的基础上,分析了电流发射密度随激励场强增大的原因。通过电极绝缘保护层改散了阴极的表面击穿特性,通过等静压工艺改善了阴极的体击穿特性和通过Mn2+的添加提高材料本生的耐电压强度,从而提高了施加在阴极上的激励场强值。实验数据显示等静压工艺、高的激励场强、绝缘保护层、Mn2+的添加等均有利于阴极的电流发射,发射电流密度提高到123A/cm2。

场致发射三极管的结构模拟

以场致发射原理为基础 ,对场致发射三极管器件结构进行有限差分的模拟计算 .在保持其它参数不变的条件下 ,改变尖锥曲率半径、栅孔半径 ,分析对电场强度、发射电流密度及电子轨迹的影响 .针对电子注的发散问题 ,讨论双聚焦情况 .