[發明專利]場發射中和器

有效

• 申請號: 201910642707.5
• 申請日: 2019-07-16
• 公開（公告）號: CN112242277B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 柳鵬;周段亮;張春海;潛力;王昱權;郭雪偉;馬麗永;王福軍;范守善
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業（深圳）有限公司
• 主分類號: H01J1/304
• 分類號: H01J1/304;H01J1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種場發射中和器，包括一底板以及至少一個陰極發射單元固定在該底板上，該陰極發射單元包括一基板，一殼體，至少一陰極發射體，一柵網，以及一屏蔽層，該殼體位于所述基板上，所述至少一陰極發射體固定在殼體內部并與柵網絕緣間隔設置，該柵網與屏蔽層絕緣間隔設置，該殼體具有一開口，柵網包括多個柵孔，屏蔽層具有一通孔，該至少一陰極發射體發射的電子穿過開口、柵孔及通孔發射出去，該陰極發射體包括兩個陰極電極片以及一石墨化的碳納米管結構，該兩個陰極電極片層疊設置并夾持石墨化的碳納米管結構，使石墨化的碳納米管結構分為第一部分和第二部分，第一部分夾持在兩個陰極電極片之間，第二部分暴露在所述陰極電極片的外部。

技術領域

本發明涉及一種場發射中和器，尤其涉及一種采用碳納米管結構作為發射體的場發射中和器。

背景技術

場發射中和器的主要功能是發射電子中和正離子電荷。場發射中和器應用領域十分廣泛，例如，場發射中和器是太空電推進器的一個重要組成部分，中和器的主要功能是發射電子中和離子電荷防止系統電荷累積，如果中和器故障可能造成推進器無法啟動，或者系統的電壓瞬間升高上萬伏。

碳納米管具有很好的導電性能，發射電子效率較高，非常適用于陰極發射發射體中。然而，現有的采用碳納米管作為陰極發射體的場發射中和器中，碳納米管與陰極電極的結合力比較弱，在發射電子的過程中碳納米管非常容易脫離陰極電極，且碳納米管非常容易變成粉末，導致發射電子的效率比較低，甚至發射電子失敗。

發明內容

有鑒于此，確有必要提供一種場發射中和器，該場發射中和器的電子發射體與陰極電極的結合力較大，因此該場發射中和器的發射效率較高，使用壽命較長，且該場發射中和器的重量，體積較小。

一種場發射中和器，包括一底板以及至少一個陰極發射單元，該至少一個陰極發射單元固定在所述底板的表面，所述陰極發射單元包括一基板，一殼體，至少一個陰極發射體，一柵網，以及一屏蔽層，所述殼體位于所述基板上，所述至少一個陰極發射體固定在所述殼體內部并與所述柵網絕緣間隔設置，所述柵網與所述屏蔽層絕緣間隔設置，所述殼體具有一開口，所述柵網包括多個柵孔，所述屏蔽層具有一屏蔽層通孔，所述殼體的開口、柵網的柵孔以及屏蔽層通孔貫穿設置，所述陰極發射體包括兩個陰極電極片以及一石墨化的碳納米管結構，所述兩個陰極電極片層疊設置并夾持所述石墨化的碳納米管結構，使所述所述石墨化的碳納米管結構分為第一部分和第二部分，該第一部分夾持在兩個陰極電極片之間，第二部分暴露在所述陰極電極片的外部。

與現有技術相比較，本發明提供的場發射中和器中陰極發射體中的電子發射結構為一石墨化的碳納米管結構，基本沒有缺陷，機械性能較好，在使用過程中可以保持原始形態，不會變成粉末；而且陰極發射體中的所述層疊設置并夾持所述石墨化的碳納米管結構，因此，電子發射體與陰極電極片的結合力較大，在發射電子的過程中不會脫離陰極電極片，進而提高場發射中和器的發射效率和使用壽命。

附圖說明

圖1為本發明第一實施例提供的場發射中和器俯視結構示意圖。

圖2為本發明第一實施例提供的場發射陰極單元的結構拆解示意圖。

圖3為本發明第一實施例提供的陰極發射體的電子顯微鏡照片。

圖4為本發明第一實施例提供的3個陰極發射體焊接在一起的電子顯微鏡照片。

圖5為本發明第一實施例中超聲處理之后的陰極發射體預制體的表面形貌圖。

圖6為本發明第一實施例中陰極發射體的發射尖端的電子顯微鏡照片。

圖7為采用本發明第一實施例提供的將陰極發射體固定在殼體內部的結構示意圖。

圖8為本發明第一實施例中場發射中和器發射電流隨電壓的變化曲線。

圖9為本發明第一實施例中場發射中和器電子發射電流隨時間的變化曲線。