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稀土—钼金属陶瓷电子发射材料的研究和应用

李洪义  
【摘要】: 本论文在课题组前期研究的基础上对稀土钼次级发射材料进行了更为深入的研究,通过常规的粉末冶金的方法制备了稀土钼次级发射材料,制成了阴极试样,研究了其次级发射性能;首次利用SPS快速烧结的方法制备了稀土钼次级发射材料的阴极试样,研究了此种方法制备的烧结体的微观结构及其次级发射性能,对稀土钼次级发射材料的发射机理进行了初步的探讨,研究了材料的结构与次级发射性能之间的关系。利用XRD、SEM、TEM、AES和激光粒度测试仪研究了材料的成分、微观形貌、粒度分布、表面分析以及材料体内的元素分析;最后利用水溶液掺杂H_2还原的方法制备了稀土钼次级发射材料的混合粉末,采用冷等静压的压制、氢气气氛烧结阴极用体材料、经机械加工成功地制备了实用于2055型号磁控管的阴极材料。进行了实际的整管发射实验。 研究结果表明,稀土钼次级发射材料的阴极试样的最大次级发射系数达到2.45,满足了磁控管对阴极材料的次级发射系数2.0以上的应用要求。次级发射系数与材料表面的稀土含量有关,随着稀土含量的增加,材料的次级发射系数有增长的趋势。因SPS快速烧结制备的稀土钼次级发射材料具有晶粒细小、元素分布均匀等优点,该种方法制备的材料容易在表面形成稀土元素的富集,从而有利于提高材料的次级发射性能。实验结果显示SPS快速烧结制备的材料经过1600℃的高温激活后,在材料的表面形成了一约为5um的稀土氧化物薄膜,材料的最大次级发射系数高达3.84。但实验中同时发现了材料表面氧化层出现了开裂现象。 将新研制的钼基稀土氧化物阴极材料装入2055型5cm同轴磁控管,发射测试表明满足了起振的要求,成功的输出了功率,与现用的Ba-W阴极电参数相近。钼基稀土氧化物阴极材料的热发射能力尚待提高,频谱还需改进,前言抖动性 北京工业大学工学硕士学位论文 较大,需进一步改善,该种新型阴极在装管中的最佳处理规范需进一步摸索, 并进行长时间工作的稳定性寿命实验。


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