摻雜稀土氧化物鋇鎢陰極基體和性能的研究.pdf

1、陰極作為真空電子器件的心臟部件，在大功率微波管中有著廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)90年代以來，稀土氧化物-鎢熱電子發(fā)射材料的研究與應(yīng)用已成為熱點(diǎn)。本文采用稀土氧化物(CeO2、Sc2O3、Y2O3)對鎢粉進(jìn)行了改性，研究了改性鎢粉的組成、鋇鎢陰極基體的制備工藝以及陰極的發(fā)射性能和壽命。
　　 研究了一元稀土氧化物(CeO2)和二元稀土氧化物(CeO2+SC2O3)對鎢粉的摻雜改性。采用機(jī)械混合法，經(jīng)等靜壓成型，高溫?zé)Y(jié)，得到摻雜稀土氧化

2、物多孔鎢基體。研究了摻雜量，燒結(jié)溫度，保溫時(shí)間對基體氣孔率和孔分布的影響。研究表明：當(dāng)CeO2摻雜量為2wt％、燒結(jié)溫度1900℃、保溫2h時(shí)，基體氣孔率為23.56％，稀土CeO2分布均勻，基體內(nèi)部孔徑分布窄(1～3μm)，平均孔徑為2.08μm，優(yōu)于純鎢和摻雜二元稀土氧化物(CeO2+Sc2O3)基體。
　　 將改性后的鋇鎢陰極基體1840℃浸漬411鋁酸鹽(摩爾比4BaO：CaO：Al2O3)，加工、覆膜后，利用水冷陽極二

3、極管測試陰極發(fā)射性能。研究表明：陰極正常工作溫度1050℃下，純鎢基鋇鎢陰極的直流和脈沖發(fā)射電流密度分別為4.13A·cm-2和12.03A·cm-2，摻雜CeO2鋇鎢陰極的直流和脈沖發(fā)射電流密度分別為6.33 A·cm-2和17.48A·cm-2，是純鎢基鋇鎢陰極的1.53倍和1.76倍。摻雜Sc2O3+CeO2鋇鎢陰極的直流和脈沖發(fā)射電流密度分別為4.75A·cm-2和13.38A·cm-2，是純鎢基鋇鎢陰極的1.15倍和1.11倍

4、。同時(shí)CeO2摻雜有助于降低鋇鎢陰極的有效逸出功φe，使有效逸出功φe從1.92eV降為1.86eV。
　　 對摻雜一元稀土氧化物(CeO2、Y2O3)和二元稀土氧化物(CeO2+Sc2O3、CeO2+Y2O3)鋇鎢陰極壽命進(jìn)行了試探性研究。研究表明：1050℃時(shí)，摻雜CeO2鋇鎢陰極壽命測試0h、10h和20h電流密度分別為4.63A·cm-2、3.68A·cm-2和2.55A·cm-2，隨著壽命測試時(shí)間的延長，陰極的發(fā)射電流

5、密度逐步降低。摻雜Y2O3鋇鎢陰極壽命測試0h、10h和20h電流密度分別為3.75A·cm-2、4.38A·cm-2和4.52A·cm-2，隨著壽命測試時(shí)間的延長，陰極的發(fā)射電流密度逐步增加。摻雜CeO2+Sc2O3鋇鎢陰極壽命測試0h、10h和20h電流密度分別為2.8A·cm-2、3.92A·cm-2和4.03 A·cm-2；摻雜CeO2+Y2O3鋇鎢陰極1050℃時(shí)，壽命測試0h、10h、20h、160h和280h電流密度分別2

6、.42A·cm-2、2.69A·cm-2、3A·cm-2、2.99A·cm-2和3.21A·cm-2?？梢姄诫s二元稀土氧化物鋇鎢陰極壽命測試20h以后，電流密度無降低趨勢，其壽命優(yōu)于摻雜一元稀土氧化物鋇鎢陰極。
　　 采用溶膠-凝膠法制備了摻雜稀土氧化鈰鎢粉。研究表明，最佳工藝條件：偏鎢酸銨(AMT)溶液濃度為0.2mol/L，pH=1，反應(yīng)溫度80℃，烘干溫度120℃，煅燒溫度為600℃，保溫2h，煅燒產(chǎn)物物相為WO3和CeO