悬浮区域熔炼法制备Ce_(1-x)Pr_xB_6单晶体及其热发射性能研究

以CeB6和PrB6粉末为原料,采用放电等离子烧结结合悬浮区域熔炼法成功制备了晶体质量良好的多元稀土六硼化物Ce1-xPrxB6（x=0.1、0.2、0.4）单晶体,并系统研究了该系列单晶体（100）晶面热电子发射性能。结果表明：Ce0.8Pr0.2B6单晶（100）晶面具有最好的热发射性能,在1873 K,最大电流发射密度达到66.07 A/cm^2,比CeB6单晶的电流发射密度提高约20%。此外,Ce0.9Pr0.1B6、Ce0.6Pr0.4B6单晶（100）晶面的热发射电流密度分别为65.81 A/cm^2和65.31 A/cm^2。Ce0.8Pr0.2B6单晶（100）晶面的逸出功最低,为2.61 eV,其它单晶（100）晶面的逸出功在2.64～2.753 eV范围内。因此,Ce1-xPrxB6多元稀土六硼化物单晶具有良好的发射性能和低的逸出功,作为热阴极材料有很好的应用前景。

低逸出功Ce_(1-x)Gd_xB_6单晶体的制备及其热发射性能

以三元稀土硼化物Ce_(1-x)Gd_xB_6为研究对象,系统研究Gd掺杂对Ce B_6阴极材料热发射性能的影响规律。采用放电等离子烧结结合光学区域熔炼法成功制备了高质量的Ce_(1-x)Gd_xB_6(x=0~0.3)单晶体。借助360度Phi扫描单晶衍射仪对生长后的单晶进行了测试,结果显示单晶质量良好。采用劳埃定向仪确定出(100)晶面,并测试了该晶面在1673 K、1773 K、1873 K下的热电子发射电流密度。测试结果表明,Ce_(0.9)Gd_(0.1)B_6成分单晶体具有最优异的热发射性能,在1873 K工作温度下,4000 V电压条件下发射电流密度达到82.3 A/cm^2,零场电流发射密度为24.70 A/cm^2,平均有效逸出功为2.30 e V,与相同条件下Ce B_6单晶体热发射性能(热发射电流密度为78.2 A/cm^2,零场电流发射密度为13.32 A/cm^2)相比,其具有更大的发射电流密度和更低的逸出功。因此,采用该制备技术获得的Ce_(1-x)Gd_xB_6单晶体具有良好的发射性能,作为热阴极材料将会有更好的应用前景。