陣列式碳納米管冷陰極電子槍的研究.pdf

1、碳納米管具有優(yōu)異的場致發(fā)射性能，可以作為冷陰極器件的材料。為了發(fā)展碳納米管場致發(fā)射冷陰極微波、毫米波電真空輻射源器件，本文對大面積無序生長平面以及陣列式碳納米管冷陰極的場致發(fā)射特性進行了研究，設計出可應用于行波管中的電子槍。以下為本論文的主要完成的研究內容：
　　1.以實驗實際測得的數據為基礎，擬合出碳納米管場致發(fā)射的相應參數，并建立了大面積的平面碳納米管冷陰極的場致發(fā)射模型。研究了碳納米管冷陰極表面電場的分布以及電場的邊緣效應，

2、并對電場的邊緣效應進行了優(yōu)化，使之表面場的分布變得較均勻。
　　2.在現有實際磁場分布的基礎上，設計了柵控結構的平面碳納米管場致發(fā)射冷陰極電子槍。并確定了設計所需的相關參數，冷陰極電子槍模型在陰柵距離0.3mm，柵極電壓3kV時，產生的電子注面積壓縮比為22，注腰半徑為1.8mm，柵網的通過率為67％，輸出電流密度為1.9A/cm2。
　　3.根據仿真結果，將平面碳納米管場致發(fā)射冷陰極電子槍進行加工，并進行了實驗測試研究。測

3、試結果顯示，電子槍陰極發(fā)射電流最大為20mA，陽極處電流為5mA。分析實驗結果發(fā)現，陰極發(fā)射的電流被柵極所截獲，而截獲的電流反過來影響了其下方區(qū)域的碳納米管，使其被損毀無法發(fā)射電子。
　　4.設計了兩種不同結構的陣列式碳納米管冷陰極電子槍，具有加工工藝簡單、精度高、一致性好，且電子通過率均能達到100%等特點。其中對陰極表面開槽式陣列碳納米管冷陰極電子槍的模擬仿真可以得到碳納米管冷陰極陣列發(fā)射的電流密度為2A/cm2，壓縮比約為2