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。

铁电阴极材料电子发射机理的实验研究

快极化反转在铁电阴极电子发射过程中具有决定性的作用 ,本工作采用XRD ,SEM等方法研究铁电发射机理 ,XRD图谱、晶胞参数测试结果以及扫描电镜观察到的电畴排列状况等从多个角度反映出不同铁电材料在电子发射前、后的晶体结构及电畴结构的相应变化状况 ,对实验结果的分析有助于理解铁电阴极电子发射机理以及性能与组成、结构之间的关系 .

铁电阴极二极管电子发射研究

讨论了阴极发射能力与极化电场之间关系 ,一般情况为指数 =3的幂指数关系 ,极化电场达到 1.6kV/mm时 ,发射电流受空间电荷限制 ,服从修正后的空间电荷限制定律 ;当极化电场 <2kV/mm时 ,发射电子的初始能量可达18.2keV ;

铁电阴极电子发射机理研究

通过铁电阴极二极管电子发射试验分析讨论了发射前后材料的X射线衍射和发射的微观机理 ,指出铁电极发射是出于材料在高电场作用下的极化反转 ,发射电流密度与触发电场满足幂指数关系 ,其幂指数等于 1 1。

三种铁电阴极材料电子发射性能试验研究

本文采用锆钛酸铅、钛酸铋钠和钛酸钡三种不同铁电阴极材料,进行了电子发射试验,测定了电子发射电流密度,并对其在电子发射试验时的波形进行了分析讨论。结果认为:锆钛酸铅材料的电子发射电流密度略优于其他两种材料,但从无铅化角度来讲,钛酸钡与钛酸铋钠材料将有望取代现有的锆钛酸铅铁电阴极材料。

铁电阴极用于小功率电推力器

分析了当前小功率电推力器对零流动无推进剂阴极的需求现状。提出铁电阴极用于小功率电推进中和器的可能性。研究了厚度为0.5mm的PLZT(锆钛镧酸铅)铁电陶瓷在低电压(1.0～1.2kV)条件下的电子发射性能。实验采用脉宽为1μs的单极性正高压脉冲作为激励源,在收集极获得了脉宽为320ns～3000ns,最高峰值为34A的发射电流。在10-4乇的真空环境中得到了非常可靠的电子发射。

强电流铁电阴极材料的研究进展

铁电阴极材料是一种在脉冲电压或脉冲激光激励下从铁电材料表面获得脉冲强流电子发射的新型功能材料．本文介绍了铁电阴极的主要特点，并对电子发射机理、材料种类和发射实验条件进行了讨论．最后还概述了铁电阴极材料的应用前景及实用化过程中尚待研究的问题．

铁电阴极前电极表面等离子体横向扩散速度估算

分析了激励脉冲电压作用下铁电阴极电容的变化,即等离子体沿着铁电阴极前电极表面扩散而引起电容变化;建立了激励脉冲电压作用下铁电阴极等效电容模型并推导铁电阴极前电极表面等离子横向扩散速度表达式。采用传统固相烧结工艺制备的掺镧锆锡钛酸铅反铁电陶瓷作为阴极材料,通过测量激励脉冲电压作用下铁电阴极两端的电压及充放电电流,计算得到掺镧锆锡钛酸铅陶瓷表面等离子体横向扩散速度为1.89×106 cm/s。

铁电阴极用于中和器研究

分析了当前小功率电推进器对零流动无推进剂阴极的需求现状。提出铁电阴极用于小功率电推进中和器的可行性。研究了厚度为0.5 mm的锆钛镧酸铅(PLZT)铁电陶瓷在低激励电压(1.0～1.2 kV)下的电子发射特性。采用单极性正高压脉冲和80 Hz重复脉冲作为激励源,在收集极获得了脉宽为320～3000 ns,最高峰值分别为34 A和27 A的发射电流。在10-5Torr的真空环境中得到了可靠的电子发射。

铌镁酸铅-钛酸铅铁电阴极电子发射特性

研究了铌镁酸铅-钛酸铅铁电材料的铁电、介电性能对阴极发射阈值电压的影响,以及铁电阴极发射电流与激励脉冲电压和抽取电压之间的关系,并分析了其发射机理.结果表明,室温介电常数高、极化强度变化量大的弛豫铁电体0.9Pb(Mg_(1/3)Nb_(2/3))O_3-0.1PbTiO_3具有较小的发射阈值电压;铁电阴极电子发射与快极化反转和等离子体的形成有关;由极化反转所致电子发射的自发射电流随激励脉冲电压的增大呈幂律增长关系,其发射电流开始于激励脉冲电压的下降沿;在抽取电压较大时,发射电流随抽取电压的增大呈线性增长关系,说明大电流主要取决于抽取电压;其发射电流开始于激励脉冲电压的上升沿,与"三介点"处的场增强效应和等离子体的形成有关;当抽取电压为2500 V时,得到的发射电流幅值为210 A,相应的电流密度为447 A/cm^2.

铁电阴极材料压电系数在电子发射过程中的实验规律

作为一种新型功能材料,铁电阴极材料的研究日益受人们重视。对铁电材料进行电子发射试验时,偶然观测到材料压电系数随着电子发射次数的增多,其数值大小渐次先由高降低至零,然后又开始反向增大并逐渐稳定于某一绝对值,该绝对值略小于预极化初始值,而在这变化过程中,材料的电子发射电流密度基本恒定。对此进行重复验证以及系统考察发现,压电系数的这种变化规律,为铁电材料电子发射时所普遍遵循,这为铁电电子发射的机理研究探索又提供了一种新的实验现象。

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 。

铁电阴极电子发射的动态特性分析

主要研究了铁电阴极电子发射的动态特性,通过对收集到的激励电压和发射电流波形进行幅频特性和相频特性分析,得到电子发射的敏感频率区域为0.65～2 MHz。运用电子发射的极化反转机理,在以上动态特性分析结果的基础上,研究电子发射与极化之间存在的关系,得出转向极化对电子发射的贡献大,热离子极化对电子发射贡献小的结论。在以上结果基础上提出提高电子发射的两种途径:一是通过掺杂增加自由离子浓度,以提高热离子极化,从而提高电子发射;二是改进激励源的设计,使输出电压的频谱包含更多对电子发射频率敏感的成分。

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。

掺镧锆钛酸铅铁电阴极电子发射（英文）

为了研究铁电阴极电子发射特性和阴极寿命,采用传统的氧化物固相合成法制备(Pb0.91La0.09)(Zr0.65Ti0.35)0.9775O3(PLZT 9/65/35)铁电陶瓷,利用丝网印刷技术制备阴极银电极.在38Hz的重复频率高压脉冲激励模式下研究铁电阴极发射电流随发射次数的变化关系,通过拍照和扫描电镜记录阴极样品实验前后其发射表面的宏观状态和微观结构.结果表明,铁电阴极的寿命超过4×106次发射,其表面被破坏的原因与在强电子发射过程中的等离子体形成有关.

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。

铁电阴极低真空电子发射性能的分析

采用锆钛酸铅(PZT)铁电阴极,在高真空4×10-3Pa和低真空1.4Pa条件下分别进行了电子发射实验。对收集电流波形进行积分,计算出收集电荷,低真空与高真空的电荷比值为0.1933,说明低真空条件下发射出的电子损失较大。运用分子运动理论和等离子体放电理论对发射电子损失的原因进行了分析。通过分子运动理论计算了分子碰撞对到达收集极的电子数目的影响,得到的低真空与高真空的电子到达几率分别为89.58%和99.97%,二者的比值为0.8961。该数值与通过实验收集电流波形计算出的到达电子比值相差很大。考虑低真空下等离子体的作用,发射电子除了与气体分子碰撞有部分损失外,还有通过等离子体和栅电极形成的对地放电损失。由等离子体放电理论计算出等离子体覆盖栅电极时间为23.8ns,与低真空的收集电流振荡周期20ns非常接近,是低真空下等离子体放电损失的有力证明。

铁电阴极相对论行波管初步研究

研究了铁电材料的电子发射特性,根据实验和数值模拟结果给出了铁电发射特性的定性解释,并指出目前的几种铁电发射理论都不足以完备地解释各种实验现象。设计了Pierce型铁电阴极电子枪,实现了束流的二级压缩,其总束流大于100 A。在此基础上,分析和设计了具有盘荷波导慢波结构的相对论行波管,得到了带宽500 MHz,增益约25 dB的X波段行波放大输出。

铁电阴极的发射机理及相关问题探讨

铁电阴极具有能耗小、响应速度快、真空要求低、制备简单等优点,本文重点讨论了对铁电阴极两种不同发射的解释———极化反转和等离子体发射,并对铁电阴极的制备、工作强度、典型应用等问题作了简要分析。

铁电阴极制备与性能实验研究

讨论了不同发射机理对铁电阴极材料性能的要求,对PZT(锆钛酸铅)系铁电陶瓷工艺过程中的关键步骤进行了研究。通过掺杂改性和改进预烧条件等手段,有效地改善了材料的性能参数,制备出相对介电常数大于3000的弛豫相铁电陶瓷和压电常数大于500×10-12C/N的铁电相铁电陶瓷。在初步的发射实验中,使用改进工艺后的PLZT8/65/35制备的铁电阴极,触发脉冲5.4kV时,获得的发射电子电流密度达到800A/cm2,远大于CL定律计算的发射电流。