[實用新型]一種強流重復頻率碳納米管增強銀冷陰極

有效

• 申請號: 201922353065.5
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN211150500U
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 向飛;曾凡光;閆二艷;譚杰;羅敏;金暉;康強;王淦平;王朋
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院應用電子學研究所
• 主分類號: H01J1/304
• 分類號: H01J1/304
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 孫杰;蔣仕平

本實用新型公開了一種強流重復頻率碳納米管增強銀冷陰極，包括管狀的陰極座，陰極座上設置包含碳納米管和納米銀的陰極發射部。采用本實用新型的一種強流重復頻率碳納米管增強銀冷陰極，具有發射閾值較低、均勻和較長發射壽命的特點。

技術領域

本實用新型涉及一種強流重復頻率碳納米管增強銀冷陰極，屬于相對論電真空器件技術領域。

背景技術

相對論電真空器件向高功率、高重復頻率、小型化、長脈寬與長壽命方向發展。電子束為束、波互作用能量源頭，在一定重復頻率下須滿足分布均勻、穩定與束密度至少大于1kA/cm2的要求。同時，要求陰極在高壓脈沖電源的驅動下直接發射電子、具備足夠多炮發射能力且發射閾值與等離子體膨脹速度不能太高。現階段，常用金屬冷陰極存在一些問題：

發射閾值高且發射不均勻。在高功率微波源研究中，金屬陰極由于耐燒蝕，吸氣率低，不污染真空，被廣泛使用。在高電子束密度要求下，以場致爆炸發射機理發射電子。在電場增強場發射與熱場發射綜合作用下，電流密度增大進一步推動晶須局部溫度升高，晶須尖端不斷液化、爆炸并并產生新的晶須。電子發射過程即該過程得不斷反復，所以一般金屬陰極發射閾值較高且發射不均勻。

發射穩定性與壽命有待提高。金屬陰極等離子體形成后期物理過程主要受晶須溫度及液化表面電場張力決定，金屬陰極表面晶須溫度梯度由材料性能及晶須結構形式決定。舊晶須爆炸、新晶須生成造就了晶須微結構變化致使發射穩定性欠缺；晶須局部液化然后在電場張力作用下濺射致使陰極表面微結構消減，影響重復頻率提高、降低發射壽命。

為了克服以上缺點，在金屬內部人為添加一些特殊性能類晶須結構是很好嘗試。目前，碳納米管性能優異，符合強流重復頻率陰極期望。其大比表面積，容易吸附氣體分子，加之準一維結構特性致場發射開啟電場較低，場發射電子發射伴隨陰極表面轟擊，吸附氣體解吸、釋放出來并迅速離化，從而加速等離子體形成；耐高溫、中空結構可通過少量形變吸收部分應力并可自恢復，利于晶須結構性狀維持，可長時間高重復頻率運行。

發明內容

本實用新型的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種強流重復頻率碳納米管增強銀冷陰極，本實用新型具有發射閾值較低、均勻和較長發射壽命的特點。

本實用新型采用的技術方案如下：

一種強流重復頻率碳納米管增強銀冷陰極，包括管狀的陰極座，陰極座上設置由碳納米管-納米銀制成的陰極發射部。

本實用新型中，金屬陰極座能起到導電作用，陰極發射部由碳納米管-納米銀制成，碳納米管是天然晶須，金屬銀導熱導電性能優異，從而使陰極發射部兼備了兩種發射材料的優點。

在本實用新型中，碳納米管-納米銀材料是由碳納米管和納米銀制成的一種復合材料。

進一步的，所述陰極發射部為與陰極座匹配的陰極發射環。

進一步的，所述陰極發射部的厚度為0.5-1.5mm。

進一步的，所述陰極發射部的發射面為平整發射面。

發射面平整，所發射的電子束才會均勻穩定。

進一步的，所述碳納米管為晶須狀碳納米管。

進一步的，所述陰極座為金屬陰極座。

進一步的，所述陰極座的材質為Mu、Cu或不銹鋼。

進一步的，所述發射部與陰極座之間設置連接層。通過一導電的連接層，使陰極座和陰極發射部連接起來，成為一整體；同時連接層導電才能通過施加電壓使陰極發射部發射電子。

進一步的，所述陰極座和陰極發射部通過焊接形成連接層。

本實用新型的強流重復頻率碳納米管增強銀冷陰極與非增強型金屬陰極相比：