碳化硅晶须掺杂石墨阴极爆炸电子发射性能的实验研究

摘要

在可提供约970kV二极管电压、9.2kA电流和50ns脉宽的TPG1000脉冲加速器系统,10Hz的重复频率下,实验研究了碳化硅晶须掺杂鳞片石墨阴极103～104个脉冲发射后电子发射性能的变化规律,并结合阴极表面微观结构的变化,分析了电子束发射能力和电子束发射均匀性等产生变化的可能原因和机理.研究结果表明:万次脉冲发射后,虽然阴极表面微观结构发生了比较明显的变化,但由于热效应和等离子体的作用,新的发射微点不断产生,电子发射能力无明显变化;等离子体对阴极表面微凸起的消耗和破坏有利于不同发射微点的形状因子趋同,这样虽然导致阴极场发射阈值升高,但有利于微点的同步发射,从而使得电子束发射均匀性提高.但是,随着脉冲次数的持续升高,等离子体对阴极表面更加剧烈的消耗和破坏最终总会降低其电子发射性能.