热阴极离子规阴极灯丝断裂机理研究

介绍热阴极离子规的工作原理及组成结构,从热阴极灯丝变细、材料缺陷和工艺缺陷3方面分析离子规阴极灯丝断裂机理,根据断裂机理提出使用过程中的一些建议,以便延长使用寿命。

直流热阴极PCVD法制备金刚石厚膜

建立和发展了非脉冲式的直流热阴极PCVD(PlasmaChemicalVapourDeposition)方法。通过采用温度为110 0℃～ 15 0 0℃的热阴极以及阴极和阳极尺寸不相等配置 ,在大的放电电流和高的气体气压下实现了长时间稳定的辉光放电 ,并用这种方法制备出大尺寸高质量的金刚石厚膜 ,其厚膜直径为 4 0mm～ 5 0mm ,膜厚为～ 4 .2mm ,生长速率最高达到 2 5 μm/h左右 ,在 5 μm/h～ 10 μm/h的生长速率下制出的金刚石厚膜 ,热导率一般在 10W/K·cm～12W /K·cm。高导热金刚石厚膜用做半导体激光二极管列阵的热沉和MCM的散热绝缘基板 。

钨钼热阴极材料的进展

概述了几种电子管钨基阴极材料的研究进展及钼基原子膜阴极的研究现状。稀土 钼是有望替代传统有放射性污染的钍钨材料的一种新型阴极材料。

热阴极DC-PCVD方法制备的金刚石厚膜的生长特性和内应力

采用热阴极DC PCVD(DirectCurrentPlasmaChemicalVaporDeposition)方法制备出大尺寸高质量的金刚石厚膜,研究了金刚石厚膜的生长特性和内应力状态。由热阴极DC PCVD方法制备的金刚石厚膜大多数为〈110〉取向,表面显露面主要是(100)面和(111)面,厚膜的表面被较多的孪晶所覆盖,部分(111)面退化为3个相互垂直的(110)面,孪晶使厚膜表面结晶特性复杂化,金刚石厚膜的晶粒沿生长方向呈现柱状生长。金刚石厚膜的生长速率随甲烷流量和工作气压的增加而增加,但随生长速率的提高金刚石膜的品质明显下降。金刚石厚膜的内应力以压应力为主,随着甲烷浓度的增加压应力增加,随着工作气压的增加压应力减小,到某个气压之后变为张应力。

一种用于热阴极的高可靠热子

微波真空电子器件广泛应用于雷达、卫星通信、电子加速器等方面,热子又是微波真空电子器件中最为核心的部件之一,其性能好坏将直接影响微波源的可靠性和寿命。为了克服传统热子制备工艺的缺点,避免螺旋腿部分的钨或钨合金丝出现损伤,提供一种高可靠热子制备方法,采用高温焊料焊接技术将螺旋丝与插腿焊接在一起,从而制备出具有螺旋腿与插腿之间接触电阻小、耐震动性能好、抗热冲击性能好和可靠性高等优点的热阴极用热子。采用新方法制备的热子在1100℃高温下寿命已超过3000 h,没有出现断路现象,目前在各种微波管上使用了新方法制备的热子,没有出现一只断路。

S波段1＋腔热阴极微波电子枪研究

叙述了１＋腔热阴极微波电子枪设计、制造与调试的情况。该枪已于１９９２年１２月调试出束，经过一年多的调试运行，测量了电子束的发射度和能谱，得到了满意的结果。当输入功率约１．１ＭＷ时，输出电子束最大能量１ＭｅＶ，平均电子能量０．６ＭｅＶ，宏脉冲电流１Ａ，宏脉冲宽度约２μａ，重复频率５０Ｈｚ，微波工作频率２９９７．７５ＭＨｚ，束流归一化发射度ε_ｎ≈５πｍｍ·ｍｒａｄ。

低反轰多腔热阴极微波电子枪物理设计

为了开展基于自由电子激光的紧凑型太赫兹源技术研究,获得高品质(强流、低能散、低发射度)电子束,提出了一个低反轰双路微波馈入多腔热阴极微波电子枪的设计方案。用两路独立微波馈入激励微波电子枪,一路由首腔馈入激励首腔和实现阴极表面建场引出电子,另一路由后续腔馈入并通过腔间耦合激励各腔。两路微波互不耦合,通过移相器实现首腔和第2腔之间的相移连续可调。理论模拟结果表明:在一个射频周期内,热阴极微波电子枪的电子反轰功率约8 kW,平均反轰功率仅为1.2 W(重复频率25 Hz和脉宽6μs)。

甲醇在热阴极DC-PCVD方法制备金刚石膜过程中的作用

采用热阴极 DC-PCVD方法制备了金刚石膜 ,研究了甲醇对放电状态和金刚石膜生长特性的影响 .结果表明 ,通入适量的甲醇有利于稳定辉光放电状态 ,保持阴极清洁 ,提高膜的生长质量 .

热阴极辉光放电对金刚石膜沉积的影响

研究了在热阴极辉光放电等离子体化学气相沉积金刚石膜过程中,热阴极辉光放电特性与金刚石膜沉积工艺的关系。结果表明,适当的阴极温度是保证大电流、高气压辉光放电的必要条件。阴极的温度影响辉光放电阴极位降区的放电性质。金刚石膜的沉积速率随着气体压力(16～20 kPa)的升高而上升,在18.6 kPa左右出现最高值,而阳极位降区电场强度的降低使膜品质下降。放电电流(8～12 A)对沉积速率的影响与气体压力的影响具有相似的规律。

热阴极电离真空规在卫星热试验中的使用与失效分析

热阴极电离真空规(简称电离规)在高真空测量领域有着广泛的应用。介绍了电离规在卫星真空热试验中的使用情况,并进行了分析。在卫星真空热试验中,分别在星表及星上布置了电离规,使用过程中发现星表电离规在整个试验期间测量正常,而星上电离规在试验开始一段时间后均会失效,且故障现象一致,通过对比分析发现是规管内部受有机物污染所致。

低反轰热阴极微波电子枪初步实验

简述了紧凑型自由电子激光太赫兹源研制的系统设计方案,介绍了具有两路微波馈入的热阴极微波电子枪的研制与测试情况,利用束流传感器测试了束流强度,并利用CCD相机测试了束斑大小,给出了微波电子枪通过初步热测实验得到的结果。测得微波电子枪出口处束流强度超过500mA,束斑约3mm,采用双屏法测量束流发射度,得到归一化发射度约为13.5π.mm.mrad,测试指标与理论设计值吻合较好。

硼掺杂对直流热阴极CVD金刚石薄膜生长特性的影响

采用直流热阴极CVD法以B(OCH3)3为掺杂剂制备了硼掺杂金刚石薄膜,利用等离子体发射光谱、SEM、Ram an和XRD研究了硼掺杂对金刚石薄膜生长特性的影响,通过与未掺杂金刚石薄膜的对比发现:在直流热阴极CVD系统中,低浓度硼掺杂条件下能够长时间维持稳定的辉光放电.掺硼后辉光等离子体活性基团(Hα、Hβ、C2、CH)的种类没有改变,但C2基团的浓度升高,而CH基团的浓度下降,薄膜的生长速率提高到0.65mg.cm-2.h-1.硼掺杂金刚石薄膜为多晶薄膜,晶体生长良好,取向以(111)晶面为主,质量较未掺杂薄膜有所提高.硼原子以取代或填隙的方式掺杂进入金刚石晶格,没有破坏金刚石晶体结构.

热阴极逸出功非均匀性对本征发射度的影响

热阴极广泛应用于真空电子器件、加速器、自由电子激光等各类束流装置,热阴极表面状态非均匀性对束流本征发射度有着显著的影响.本文推导了非均匀发射阴极的均方根本征发射度理论形式,并分析了逸出功非均匀性及其统计效应对本征发射度的影响.针对逸出功径向和一维余弦分布模型,计算了均方根发射度与逸出功非均匀性关系的理论数值解;基于有限差分法粒子仿真技术,开发了专用于阴极仿真的程序YY-PICMC,并验证了理论形式的正确性;针对逸出功二维余弦分布模型进行了理论和仿真分析,结果表明逸出功分布空间频数对均方根发射度涨落有显著影响,当空间频数趋于无限大时,发射度增长系数趋于1,即逸出功均匀阴极的情形;最后,分析了最接近真实阴极表面状态的二维逸出功随机分布模型,仿真结果表明随着空间频数增加,发射度增长系数统计方差逐渐减小,符合余弦模型结果的预期.本文建立的理论形式和仿真方法可以用于评估各类阴极表面逸出功空间非均匀性特征对束流本征发射度的影响程度.

热阴极径向温度非均匀性对本征发射度的影响

从热发射理论出发,推导了非均匀发射阴极的均方根本征发射度的一般计算形式。针对一种最常见的温度径向分布近似模型,给出了均方根发射度随温度非均匀性变化趋势的理论数值解。基于有限差分法粒子仿真技术统计了热阴极的本征发射度,仿真结果与理论解一致,验证了非均匀发射热阴极本征均方根发射度一般形式的正确性。结果表明,径向温度非均匀性引起均方根发射度显著变化,非均匀系数为10%时引起均方根发射度下降约15%。本文建立的理论形式和仿真方法可以有效评估束流品质控制目标和工程热设计之间的依赖关系,以指导高效费比的工程设计。

弗里曼源热阴极弧放电在高温下应用中的几个问题

介绍弗里曼源在典型气体流量下弧室内、源缝口侧、引出缝口后３００ｍｍ处和监控处的真 空度间的关系，纯灯丝热和弧放电热引起的弧室内壁、料炉末端的温升分布特性，以及微渗水 蒸汽使高温灯丝氧化对放电特性的影响。同时研究了几种特殊气体放电的氦离子辅助以及灯丝 电极夹下垂引起的灯丝外短路问题。

微波电真空器件用热阴极的温度测量

利用红外测温仪、光学测温仪、热电偶测温仪(铂铑-铂)对微波电真空器件用浸渍阴极表面、覆膜阴极表面、阴极侧面(钼筒)进行了温度对比测试研究。结果表明:采用红外测温仪和光学测温仪测试浸渍阴极表面的温度与采用热电偶测温仪测试的温度相差不大,而覆膜阴极却相差约50℃;采用红外测温仪和光学测温仪测试阴极侧面(钼筒)的温度相差不大,都低于热电偶测温仪测试的温度约60℃,这说明红外和光学测试温度值低于阴极的实际温度(热电偶测量值)。由于在阴极表面出现了物理、化学变化,红外测温仪和光学测温仪测试的阴极表面温度值在1150℃左右加热100min内增加约30℃。分析认为这些差异主要是因为覆膜阴极的表面与浸渍阴极的表面及阴极侧面(钼筒)的发射系数不同造成的,当然测试结果也会随着这些因素的变化而有一定的变化。

电真空器件热阴极加热功率与温度分布关系的测试与模拟

为确定电真空器件内热阴极区域的温度分布,以热阴极的热电子发射机理为基础,针对传统闸流管的经典热阴极构型,利用Comsol软件对一定几何结构的热阴极进行了物理建模,依据热传导的相关理论,合理地设定了模型边界的热量传递和交换条件,对热丝加热功率与阴极表面温度分布进行了模拟分析,所得结果与实际测试结果进行了对比,达到了相当吻合的程度;同时确定了绝缘陶瓷的有关物理参数是导致阴极温度不高的一个主要因素。从而说明本文所探寻的利用数值模拟方法分析热阴极构型的电真空器件内的温度分布是准确而有效的方法。

钽阴极在热阴极辉光放电中行为与防护

为快速沉积高品质金刚石膜，建立了热阴极等离子体化学气相沉积方法．相对于常规冷阴极辉光放电而言，热阴极辉光放电是一种新型放电形式，具有许多新的特性，其中重要一方面是阴极工作在较高的温度（700～1200℃）．研究了钽阴极在此温度条件下，在PCVD气氛中的反应情况．结果表明，钽与气氛中的碳反应形成了有益于放电和阴极防护的碳化钽表面，而气氛中氧的存在会影响阴极的正常工作，甚至造成阴极损坏．为有效保护阴极，需严格控制真空系统的本底真空度和漏气率．

硬质合金表面热阴极离子镀TiN涂层抗氧化性研究

利用热阴极离子镀技术在牌号为ZK1的硬质合金表面镀制TiN硬质涂层,并在300℃至700℃空气环境下进行抗氧化实验。运用XRD和XPS对涂层进行微观结构和成分的分析,并用SEM进行涂层断口的观察,最后采用显微硬度计和自动划痕仪分別对涂层的显微硬度和膜基结合力进行了检测。实验结果表明,涂层厚度约为5μm,涂层成分以TiN为主,平均显微硬度达2388HV,结合力最大达85N。随着氧化温度的升高,在涂层表面先后形成了TiNxOy、TiO2,涂层的显微硬度和膜基结合力都呈下降趋势并在550℃处剧烈下降。

影响大电流热阴极辉光放电稳定工作的因素

大电流热阴极辉光放电用于等离子体化学气相沉积金刚石膜,有效地提高了沉积速率和膜品质.大电流辉光放电具有较强的向弧光放电转化趋势,本文研究了影响大电流热阴极辉光放电稳定工作的因素,结果表明,阴极温度、表面形貌、阴阳极位置和尺寸配置关系等对辉光放电的稳定性均有不同程度的影响.