[發(fā)明專利]熱發(fā)射電子源的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810066570.5
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101556888A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖林;劉亮;劉長洪;范守善
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué);鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司
• 主分類號: H01J9/02
• 分類號: H01J9/02;H01J9/04
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱發(fā)射電子源及其制備方法，尤其涉及一種基于碳納米管的熱發(fā)射電子源及其制備方法。

背景技術(shù)

熱電子發(fā)射是把物體加熱到足夠高的溫度，物體內(nèi)部電子的能量隨著溫度的升高而增大，其中一部分電子的能量大到足以克服阻礙它們逸出的障礙，即逸出功，而由物體內(nèi)進(jìn)入真空。在熱電子發(fā)射過程中，發(fā)射電子的物體被稱為熱發(fā)射電子源。良好的熱發(fā)射電子源的材料應(yīng)滿足下列要求：其一，逸出功低，熔點(diǎn)高，蒸發(fā)率小；其二，具有良好的機(jī)械性能，尤其是高溫性能；其三，良好的化學(xué)穩(wěn)定性。普通熱電子源材料通常采用純金屬材料、硼化物材料或者氧化物材料。

采用純金屬材料制備熱發(fā)射電子源時通常將這些材料通過一定方法加工成帶狀、絲狀、薄膜狀或網(wǎng)狀，使其具有較高的比表面積。純鎢絲為傳統(tǒng)的也是最常見的熱發(fā)射電子源，由許多纖維狀的長條微晶組成。這種熱發(fā)射電子源在應(yīng)用時，由于純鎢絲被加熱到高溫再冷卻后會產(chǎn)生再結(jié)晶，其晶粒由原來的細(xì)長纖維變?yōu)閴K狀結(jié)晶，這樣一來鎢絲變脆極易斷裂，大大影響了其作為熱發(fā)射電子源的壽命。

采用硼化物材料或金屬氧化物材料制備熱發(fā)射電子源時，通常將這些材料的粉末配制成漿料或溶液，涂敷或等離子噴涂到耐熔基金屬基底表面，形成熱發(fā)射電子源。這樣制備的熱發(fā)射電子源中涂層和金屬基底結(jié)合不牢固，容易脫落。

碳納米管(Carbon?Nanotube，CNT)是一種新型碳材料，請參見“HelicalMicrotubules?of?Graphitic?Carbon”，S.Iijima，Nature，vol.354，p56(1991)。碳納米管具有極優(yōu)異的導(dǎo)電性能、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和大的長徑比，且具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，因而碳納米管在熱發(fā)射真空電子源領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。柳鵬等人提供一種基于碳納米管的熱發(fā)射電子源，請參見″Thermionicemission?and?work?function?of?multiwalled?carbon?nanotube?yarns″，Peng?Liu?etal，PHYSICAL?REVIEW?B，Vol73，P235412-1(2006)。該熱發(fā)射電子源為碳納米管長線，由于碳納米管具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，因此該熱發(fā)射電子源具有較長的壽命，但是，由于碳納米管具有較高的逸出功(4.54-4.64電子伏)，所以該熱發(fā)射電子源發(fā)射效率較低，難以在較低的溫度下獲得較高的熱發(fā)射電流密度。

因此，確有必要提供一種熱發(fā)射電子源的其制備方法，該方法制備的熱發(fā)射電子源壽命較長具有較低逸出功，且發(fā)射效率較高。

發(fā)明內(nèi)容

一種熱發(fā)射電子源的制備方法，其包括以下步驟：制備一碳納米管薄膜；提供一含有低逸出功材料或低逸出功材料前驅(qū)物的溶液，采用此溶液浸潤上述碳納米管薄膜；采用機(jī)械方法處理浸潤后的碳納米管薄膜形成一碳納米管絞線；烘干該碳納米管絞線；激活烘干后的碳納米管絞線，得到熱發(fā)射電子源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本技術(shù)方案所提供的熱發(fā)射電子源的制備方法制備出的熱發(fā)射電子源由于低逸出功材料填充于碳納米管絞線內(nèi)，與碳納米管絞線結(jié)合牢固，不易脫落，因此本技術(shù)方案所提供的熱發(fā)射電子源的制備方法制備的熱發(fā)射電子源壽命較長，且低逸出功材料可以使該熱發(fā)射電子源在較低的溫度下發(fā)射電子，因此本技術(shù)方案所提供的熱發(fā)射電子源的制備方法制備的熱發(fā)射電子源發(fā)射效率較高。

附圖說明

圖1是本技術(shù)方案實(shí)施例的熱發(fā)射電子源的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本技術(shù)方案實(shí)施例的熱發(fā)射電子源的掃描電鏡照片。

圖3是本技術(shù)方案實(shí)施例的熱發(fā)射電子源的制備方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說明本技術(shù)方案熱發(fā)射電子源及其制備方法。

請參閱圖1，本技術(shù)方案實(shí)施例提供一種熱發(fā)射電子源10，包括一碳納米管絞線12，該熱發(fā)射電子源10進(jìn)一步包括多個低逸出功材料顆粒14，其中，該多個低逸出功材料顆粒14部分填充于該碳納米管絞線12內(nèi)、部分附著在該碳納米管絞線12表面且均勻分布，即，該低逸出功材料顆粒14均勻分布于碳納米管絞線12內(nèi)部或表面。