第一性原理研究掺入钒、锶的钡钨阴极表面功函数及吸附能

应用第一性原理赝势法,构建了不同的阴极表面原子模型,并计算了功函数和吸附能.以(2×2×1)W(001)面为基础,在表面的顶位、桥位和洞位分别吸附1 ML的O原子,发现O原子更倾向于吸附在顶位,并且功函数最大.将Ba原子吸附在W-O表面后,发现Ba原子更有可能吸附在洞位,表面最佳覆盖度在0.5 ML左右.在W-O-Ba表面的洞位吸附V原子和Sr原子,发现同时吸附2种原子后体系的吸附能更有可能取决于最后吸附的原子,V的吸附使表面功函数降低,Sr使表面功函数升高.最后制备了掺入3%钒酸锶的新型钡钨阴极,在1050℃下脉冲发射电流密度达8.71 A/cm^(2),高于普通铝酸盐钡钨阴极的6.77 A/cm^(2),通过实验证实理论仿真具有合理性,可以进一步优化表面结构,提高阴极发射能力.

粉末粒形对钡钨阴极多孔钨基体孔隙的影响

采用粉末注射成形工艺制备钡钨阴极多孔钨基体,定量表征钨粉的粉末粒度和粒形,重点研究粉末粒形对多孔钨基体孔隙特性的影响。通过对比粉末的球形度、形状因子、圆润度、粗糙度、赘生物指数和凹度等特征参数,发现球形钨粉比商品还原钨粉和窄粒度钨粉具有更好的球形度、表面光滑度以及分散度。当粉末粒度相差不多时,通过改善钨粉的颗粒形状,粉末分散度得到提高,SW粉末经注射成形得到的多孔钨基体(P_(SW))的孔隙结构均匀性最佳,其平均孔隙度、平均开孔孔隙度、平均孔径和孔隙总容积分别为24.0%、23.9%、1.17μm、0.0206 mL/g。

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。

混合基钡钨阴极优良性能的研究

混合基钡钨阴极在1050℃时,电流密度约为8A/cm2以上,是普通钡钨阴极(B型或S型)的3至4倍,而且其寿命比普通钡钨阴极(B型或S型)高一个量级。文中用理查逊公式的推导和计算机模拟法(Muller法)解释了混合基钡钨阴极的优良性能。尤其是建立在去极化模型和集簇法基础上的计算机模拟法(Muller法)更是从微观上解释了混合基钡钨阴极的大发射性能,特别是Os-W(hcp)合金基底。

铝酸盐的组成对钡钨阴极性能的影响

采用液相共沉淀法制备了612铝酸盐(n(BaO):n(CaO):n(Al2O3)=6:1:2)前驱粉末,在不同气氛(H2、CO2、N2)、不同温度(1300℃、1400℃、1500℃)焙烧制备铝酸盐,系统研究了不同工艺制备的铝酸盐对钡钨阴极性能的影响。结果表明:前驱粉末的最佳焙烧工艺为:H2气氛、1500℃,可获得主相为Ba5CaAl4O12的铝酸盐,用其制备的钡钨阴极发射电流密度可达12.2 A/cm2,蒸发速率仅为1.09×10-8g/(cm2 s)。

新型三元混合基钡钨阴极的发射性能研究

研究了三元混合基底的制备及对钡钨阴极发射性能影响,结果表明所研究的W-Ir-Rh、W-Ir-Ru、W-Ir-Re三元混合基钡钨阴极的发射与传统的覆膜纯W基钡钨阴极的发射水平近于相当,但其制备工艺更简单,排气和激活时出气更少,能够加速管子的处理工艺.

新型压制钡钨阴极性能的研究

研究了新型压制钡钨阴极的发射性能 ,并且分别用KYKY - 2 80 0扫描电子显微镜 (SEM)和美国BIR公司ACTIS工业CT微焦点系统来分析所研制的新型压制钡钨阴极的表面形貌和内部结构 ,并对比了传统的钡钨阴极 ,来说明简化覆膜浸渍钡钨阴极生产工艺的可行性。

浸渍钡钨阴极用钨粉的研究

采用钨粉分选工艺和高温还原的方法制备了浸渍钡钨阴极用钨粉。通过扫描电子显微镜(SEM)、Simple-PCI软件对钨粉的微观结构和粒度分布进行了分析。结果表明:机械搅拌和超声分散相结合的分散效果优于单纯机械搅拌,可使钨粉粒径分布窄化,但不能改变颗粒形貌。经1650℃还原1h高温氢还原处理后的钨粉颗粒有利于均化粒径、改善颗粒球形度,满足浸渍钡钨阴极基体用钨粉的要求。

钪钨基体钡钨热阴极发射性能研究

为获得电子发射性能优异的含钪钡热钨阴极,采用液固掺杂、掺杂钨粉还原、等静压制、高温烧结、浸渍发射物质等工艺,制备出钪钨基体钡钨热阴极。对该阴极的发射性能测试结果显示,在阴极温度分别为950℃、1050℃、1100℃时,脉冲发射电流密度分别为53.6A/cm2、65.7A/cm2、79A/cm2。分析认为,由于氧化钪均匀地覆盖在钨颗粒的表面,氧化钪与钨接触面增多,使氧化钪与钨的结合力增大,因此该阴极具有均匀性良好的热电子发射,较好的抗离子轰击能力。

新型钡钨阴极的发射性能研究

本文研究了新型钡钨阴极发射性能,并且分别用扫描电子显微镜(SEM)和工业CT微焦点系统来分析所研制的新型钡钨阴极的表面形貌和内部微细结构。该阴极不仅简化了传统浸渍钡钨阴极生产工艺,而且发射性能优于传统工艺阴极。

湿热环境对改进型钡钨发射体空心阴极放电特性的影响

电推力器用传统钡钨空心阴极具有工作温度低、发射效率高的优点,但其抗中毒能力却较差。电推力器的寿命受到空心阴极寿命的制约,为保证推力器长期在轨工作,研制了一种具备强抗中毒能力的改进型钡钨阴极,将其暴露在90%湿度、60℃的湿热环境中累计240h,试验前后触持电压的变化量小于1V,满足判据要求。随后对改进型钡钨阴极分别进行了组件级和推力器级性能测试,测试结果表明,改进型钡钨阴极的稳态工作温度为1 050℃,比六硼化镧型阴极低250℃,组件级阳极电压为21V,比六硼化镧型低4～5V;推力器级阳极电压为35V,比六硼化镧型低8～10V。试验结论表明,改进型钡钨阴极具有强抗中毒能力及优异的工作性能,采用该类阴极可以有效地满足推力器的长寿命要求。

新型二元混合基钡钨阴极的发射性能研究

研究了二元混合基底的制备及对钡钨阴极发射性能影响,结果表明所研究的W-Ir(MMM)、W-Re(CMM)二元混合基钡钨阴极有比传统覆膜纯W基钡钨阴极更低的逸出功,具备更好的发射性能;从所研究的两种混合基钡钨阴极发射来看,覆膜阴极和未覆膜阴极发射效果没有明显差异。

微焦点工业CT在钡钨阴极分析中的应用

介绍了计算机断层扫描 (CT)成像的基本原理和设备基本组成 ,并用微焦点工业CT系统来分析钡钨阴极的内部微细结构 ,充分证明了微焦点工业CT系统在对钡钨阴极的分析中有着良好的应用。

钡钨阴极-热子组合件

文章着重介绍钡钨阴极-热子组合件试用于 D1006、D2013、D3024管型中。由于阴极形状和管结构的差异,降低热子加热功率各不相同。组合件正式投入 D2013管型中应用。

钡钨阴极－热子组合件制备工艺

文章详细阐述了钡钨阴极－热子组合件的制备工艺，对其应用和可靠性做了必要的检测。

浸渍钡钨阴极表面同步辐射光电子谱研究

为了解浸渍钡钨阴极表面各元素的化学状态,采用同步辐射光电子谱技术对激活前后的阴极表面进行了研究。结果表明,与激活前相比,经1150℃×90min高温激活后,阴极表面吸附层厚度减薄,吸附C完全消失,O含量明显升高,W含量增加1倍,Ba含量增加2倍。另外,阴极表面的O1s、W4f和Ba3d等的谱峰均向高结合能方向显著位移。分析认为,激活后的阴极表面分布的吸附氧,使W基体以及阴极表面的Ba均产生吸附氧化,Ba在阴极表面主要以吸附化合物Bam·On(m≤n)的形式存在。

发展中的钪酸盐钡钨阴极

本文全面系统地综述了钪酸盐钡钨阴极的发展趋向,并着重说明端层压制W+Sc_2O_3的浸渍型阴极发射电流密度大,抗离子轰击能力强的特性。

钡钨阴极电子发射物411铝酸盐研究

采用高温固相反应法合成钡钨阴极用411铝酸盐,研究了在湿空气中放置前后铝酸盐的稳定性、与钨基的浸渍情况、物相的变化和阴极的发射性能。结果表明:在湿空气中放置的411铝酸盐,增重大于9%,与钨基的浸渍性下降,主晶相由Ba3CaAl2O7转变为Ba7Al2O10,BaCO3和CaCO3,在1050℃时,阴极的发射性能从25.86 A·cm-2下降到16.42 A·cm-2,在空气中放置的铝酸盐制备的阴极发射性能降低了36.5%。

钡钨阴极优化与热电子发射性能

分别从基体和铝酸盐两方面优化了钡钨阴极.在基体方面,首先采用窄粒度钨粉结合放电等离子体烧结获得了孔径分布窄的基体;再利用射频等离子体球化技术制备了球形钨粉,采用球形钨粉制备了多孔基体,获得了孔通道光滑、内孔连通性好、孔径分布更加窄的基体.与窄粒度钨粉基体相比,球形钨粉制备的阴极,空间电荷限制区的斜率由1.25增加至1.37,发射均匀性得到提高,拐点电流密度由6.6 A·cm^(-2)增至6.96 A·cm^(-2).在此基础上,采用液相法改善了铝酸盐物相组成,发现空间电荷限制区的斜率增加至1.44,拐点电流密度增加至21.2 A·cm^(-2).通过理论计算对钡钨阴极发射的物理本质进行了研究,发现钡钨阴极发射规律遵循偶极子理论.

钡钨阴极制备工艺探讨

对钡钨阴极的制备工艺进行了探讨,并对阴极基底的表面和内部结构与阴极盐成分的检测方法进行了介绍。并在进行大量试验后,得到一种较好的钡钨阴极制造工艺。