钨热电子发射材料的研究进展

钨热电子发射材料主要用作微波管、阴极射线管、等离子体装置和电子束设备的阴极,是电子产生的源泉,它的研究与应用已有多年历史。本文详细阐述了钨热电子发射材料的种类、性能特点、发射机制及其应用,总结了它们的发展历史和研究进展,提出了目前钨热电子发射材料的几个研究方向。稀土氧化物 钨热电子发射材料具有优越的发射性能,并可解决W ThO2 阴极材料的放射性污染,对综合性能更优的复合稀土氧化物钨热电子发射材料需要进一步深入研究。随着纳米技术的发展,纳米复合氧化物 钨热电子发射材料是目前钨热电子发射材料研究的热点。在发射过程中,如何保证发射电流的稳定性、均匀性是热发射研究的又一个研究方向。

荧光灯电极中电子发射材料贮量与灯寿命的关系

在排除了制灯工艺不完善的因素以后，荧光灯的寿命取决于电极寿命，也就是电极的电子发射材料损失。在连续燃点条件下，发射材料的损失是电极高温热点处的蒸发。在测定热点温度后，我们计算得了发射材料的损失率和发射材料贮量与寿命的关系。在启动过程中发射材料的损失主 要是离子轰击溅射。基于不同研究者的大量实验，我们得到了在每３小时开关一次的燃点条件下， 灯寿命与发射材料贮量之间的关系，此关系与充气压强有关。对标平的 ２６ｍｍ节能荧光灯，通常 热点温度达１３８０ｋ，为使它每３小时开关一次时寿命达８０００小时以上，电子发射材料贮量应不小 于７ｍｇ。在上述条件下还发现荧光灯每开关一次相当于连续燃点１．６小时，此结论可用来预测灯 的寿命。

电子发射材料组成对Ba-W阴极性能的影响

利用TGA-DSC和XRD对阴极铝酸盐添加氧化钪(Sc2O3)前后的合成工艺、产物物相等进行了研究,对合成后铝酸盐与钨基的浸渍工艺、阴极的发射性能及蒸发速率进行了分析。结果表明:铝酸盐主晶相为Ba5CaAl4O12,添加w(Sc2O3)3%后,主晶相改变为Ba3CaAl2O7,熔点下降了48.5℃,铝酸盐的浸渍温度降低了130℃,浸渍度略有升高,保温时间缩短了0.5min。在阴极工作温度(1000～1100℃)范围之内,添加Sc2O3后制备的铝酸盐阴极直流发射密度是普通铝酸盐阴极的2倍以上;1100℃时平均蒸发速率是普通铝酸盐的61.5%,性能明显优于普通铝酸盐。

电子发射材料粉体物性指数的研究

为了选用具有优良流动性的钨粉 ,我们采用日本MT 10 0 0多功能型粉体物性测定仪研究电子发射材料粉体物性指数 ,并且给出该材料的流动性评价。这有助于我们在生产阴极时 ,选用具有优良流动性的钨粉 ,从而进一步稳定阴极生产工艺。

节能荧光灯寿命与电子发射材料储量的关系

在排除了制灯工艺不完善的因素以后,荧光灯的寿命取决于电极寿命,也就是电极的电子发射材料损失。在连续燃点条件下,发射材料的损失是电极高温热点处的蒸发。在测定热点温度后,我们计算了发射材料的损失率和发射材料贮量与寿命的关系。在启动过程中发射材料的损失主要是离子轰击溅射。基于不同研究者的大量实验,我们得到了在每3小时开关一次的燃点条件下,灯寿命与发射材料贮量之间的关系,此关系与充气压强有关。对标准的Φ26mm节能荧光灯,通常热点温度达1380k,为使它每3小时开关一次时寿命达8000小时以上,电子发射材料贮量应不小于7mg。 在上述条件下还发现荧光灯每开关一次相当于连续燃点1.6小时,此结论可用来预测灯的寿命。

电子发射材料的探索者——记北京工业大学材料科学与工程学院副院长王金淑

王金淑工学博士,教授,博士生导师。1999年入选北京市科技新星计划。现任北京工业大学材料科学与工程学院副院长。2002年10月～2004年9月在日本东北大学进行博士后研究工作。2001年获第八届霍英东青年教师基金奖。主要研究方向是电子发射材料、光功能材料。

用SEM、AES、EDS对电子发射材料(钪酸盐阴极)及其所用的多孔钨体的分析与研究

本文简要报导用Philips—SEM505、日本ANELAL公司AES—430S以及美EDAX—9100对钪酸盐阴极及多孔钨体的形貌结构、发射表面和体内的成分组成等进行实验研究的初步结果。实验表明:钨粉种类、成形方法、精加工方式等都是对多孔钨体和阴极表面性能有直接影响的因素。用俄歇谱仪对阴极发射面做纵向剖面分析可以看出,决定阴极性能的发射表面的“浅层”是发射活性物质最富集的区域。随着深度的增加,活性物质逐渐减少。深度超过约420A以后,各种成分便呈相对稳定的分布。因此,阴极性能的优劣主要取决于极薄一层发射表面的组成和性质。对该层的结构、性能等做充分的研究,对了解阴极的发射机理、改善并掌握稳定的阴极制备工艺都是十分重要的。

Zr掺杂形式对钨电子发射材料组织性能的影响

采用中频感应加热烧结方法制备了W-1.5%La2O3-0.1%Y2O3-0.1%ZrO2和W-1.5%La2O3-0.1%Y2O3-0.08%ZrH2电子发射材料,烧结样品的致密度约为95.5%。热电子发射测试结果表明,添加氢化锆的热电子发射材料样品的零场发射电流密度大于添加氧化锆的样品,分析认为是添加的氢化锆在烧结时,发生分解,生成活性的Zr可以捕获钨晶界中的杂质氧,净化晶界,从而提高了电子发射;维氏显微硬度表明添加氢化锆样品的硬度高于添加氧化锆的样品,分析表明是氢化锆的添加有效改善了钨晶粒之间的结合性,提升了钨电子发射材料的硬度。利用SEM,EDS,XRD、金相显微镜等表面分析设备对样品进行了表征,样品结构显示添加氢化锆与添加氧化锆相比,不仅钨晶粒尺寸由13.63μm降至11.63μm,而且稀土相尺寸由1.87μm降至1.66μm,这种组织结构的变化有利于电子发射。

紧凑型荧光灯的新型电子发射材料

探讨了影响荧光灯阴极电子发射材料性质的若干因素。在传统的三元碳酸盐中加入一定比例的氧化钇和氧化铈以替代氧化锆,作为新的电子发射材料。使用开 关周期试验法对采用新型电子粉的紧凑型荧光灯进行测试,本文报告了初步研究结果。

含铈的稀土钼电子发射材料及其制备方法

本发明属稀土难熔金属阴极材料领域。现有阴极材料无法满足较高阴极发射能力的电子管和磁控管的要求。本发明材料特征在于：含有占总重4％—30％（质量分数）的稀土氧化物Ce2O3或Ce2O3、Y2O3的组合，其余为钼。其制备方法：在钼酸铵水溶液中加入稀土硝酸盐水溶液，用量按稀土氧化物占稀土钼粉总质量4％-30％（质量分数），然后加入柠檬酸溶液，60-90℃水浴后于100-150℃烘干形成凝胶；500—550℃、大气气氛下，去除胶体中的C和N元素；

强流电子发射碳基阴极研究进展

高功率微波(High Power Microwave,HPM)是指微波的脉冲峰值功率在100MW以上,频率在0.5300GHz范围内的电磁脉冲,随着技术的发展,高功率微波武器将成为21世纪信息化战争中攻击敌方信息链路或节点的重要手段。阴极作为HPM源中强流电子束的起点,HPM源的最终特性很大程度上取决于阴极材料的性质。碳基材料由于具有良好的耐温性、发射稳定性和加工性能,是目前HPM源用爆炸发射阴极的首选材料。本文通过对碳基阴极的应用及发展现状的综述,总结了石墨、碳纤维、碳纳米管和石墨烯等碳基阴极的强流电子发射特性,为高功率微波源用阴极材料的发展提供参考。

C基薄膜电子场发射的一般特性及发射模型

介绍了几种碳基材料的场发射特性及其发射模型。金刚石表面具有较低的或负的电子亲和势,因无法实现N型掺杂,难以用作电子发射材料。类金刚石膜及非晶碳膜材料经过"激活"后在表面形成具有较大场增强因子的熔坑,在几～几十V/μm的低阈值电场下得到非本征的电子发射,纳米结构的碳和碳纳米管本身具有较大的场增强因子,是较有前途的平面阴极场发射材料。碳基材料的导电性不同,遵循的发射模型不同。

提高砷化镓二次电子发射系数的探讨

介绍了延长负电子亲和势二次电子发射材料砷化镓的逸出深度的设计,并给出了经过特殊设计的这种砷化镓的能级示意图,然后对通常的砷化镓和经过特殊设计的砷化镓的二次电子发射系数的理论值进行了比较,得出:当原电子入射能量较低(小于10 keV)时,两种砷化镓的二次电子发射系数差值较小;当原电子入射能量较高(大于20 keV)时,经过特殊设计的砷化镓的二次电子发射系数比普通砷化镓的二次电子发射系数大,而且随着原电子入射能量的升高,两种砷化镓的二次电子发射系数差值也在增大。

阴极材料表面加工工艺研究

采用不同的切削参数和表面处理方法对含铝酸盐阴极进行球面加工,通过扫描电镜及金相显微镜观察对比加工后的基体表面形貌。结果表明:采用主轴转速800r/min,切削深度0.05mm,进给量小于0.01mm的切削参数,钨绒或银砂纸砂光阴极后再进行等离子刻蚀的组合表面处理工艺,可以制备出满足使用要求的阴极。

一种节能灯用电子粉及其电子粉浆料和制备方法

本发明公开了一种超长寿命大功率节能灯用电子粉浆料。所述电子粉浆料采用共沉淀技术，通过用碳酸盐和硝酸盐的共沉淀反应，生成共晶的碳酸盐晶体；以这个晶体作为电子粉的主要材料，通过添加溶剂、黏结剂、电子发射材料，配制成胶体溶液，作为超长寿命大功率节能灯用的电子粉浆料，提供电子发射所需的物质。本发明解决了大功率节能灯使用过程中电子粉易溅射、不耐轰击、寿命短的问题，提高了电子粉的耐轰击的能力；大幅延长了大功率节能灯的使用寿命，寿命可提高500％以上。

高sp^3键含量无氢非晶金刚石薄膜——出色的电子场发射材料

采用真空磁过滤弧沉积的方法 ,制备了高sp3 键含量 ( >90 % )的无氢非晶金刚石薄膜 .研究表明 ,金刚石薄膜具有优异的电子场发射性能 .在电场强度为5V/μm时 ,可产生 5 .4μA的发射电流 .在一定的电场下 ,电流密度可达到几个mA/cm2 .在发射电流为 5 0 μA的情况下 ,薄膜连续工作数天 ,电流的偏差不超过5 % ,表现出电子发射的稳定性 .同时还观察到了大面积的电子发射现象 .由于薄膜微观表面非常平整 ,所以不存在场增强几何因子的作用 ,利用F N理论可计算得到其表面功函数不大于 0 .0 5eV .由于其非晶组织的均匀性 ,使其表面各个部位具有较为一致的功函数 ,因而造成薄膜均匀、稳定的电子发射 .

Cu-Al-Mg合金表面氧化膜分析

利用俄歇能谱、X射线电子能谱和扫描电镜对Cu Al Mg合金表面氧化膜进行了分析。结果表明 :氧化膜由MgO和Al2 O3 组成 ;没有进行过氧化处理的样品膜内的Al和O含量高于进行过氧化处理的样品 ,而Mg则相反 ;Al2 O3 的键合能E2 p3 / 2 值大于MgO的E2 p3 / 2 值 ,表明Al2 O3 不易被分解 ;进行电子轰击后 ,膜内Mg含量减少 ,MgO被部分分解 ,而Al则增加。由MgO和Al2 O3 组成的复合型氧化膜使得合金既具有高的二次电子发射系数又有长的寿命 ,因此 ,Cu Al Mg合金是一种理想的二次电子发射材料。

制造微通道板的简易方法

不采用传统且复杂的制造微通道板的方法。先研制一块具有较微细凹凸的波形母版式的模具．然后在其上面压制出底板。在此波形底板上涂以次级电子发射材料。再将此板与涂有次级电子发射层的一块平板间隔叠放。在固定并切割后，即可制得价格低廉的大面积微通道板。

高纯钨单晶坯料预处理工艺研究

探讨了三种预处理工艺 ,讨论了不同工艺方法对熔炼稳定性、排除间隙杂质的作用的影响。采用高纯仲钨酸铵 (APT)经还原、高温烧结、电子束熔炼预处理工艺 ,可有效降低间隙杂质元素含量 ,保证电子束悬浮区域熔炼过程的稳定性 ,制备出材质优良。

荧光灯阴极位降的外探针测量

一、引言 荧光灯是当前最主要的室内照明光源之一,由于它具有高光效节能的优点,得到了愈来愈广泛的应用, 随着荧光灯的大量使用,寻找一种简便、快速的鉴别荧光灯内在质量（包括寿命）的方法,已提上了议事日程。测量灯的输出光通量和光效,果然是评价灯质量指标的重要方法,但这种方法难以预期灯的全寿命。我们知道灯的全寿命主要取决于阴极寿命。在荧光灯的工作过程中,由于阴极中电子发射材料的不断损失,最后导致阴极失效,灯泡寿终。阴极中电子发射材料的损失速率与电子发射材料的质量、制灯工艺（特别是排气工艺）等因素有关,也就是说在阴极发射材料的涂敷总量不变时,工艺或材料有缺陷的灯,有较大的电子发射材料损失,它的寿命也较短。可惜直接测量电子发射材料的损失率有很大的困难,难以作为评估荧光灯寿命的方法。