碳纤维天鹅绒阴极制备技术及其性能研究

摘要

碳纤维天鹅绒阴极具有耐烧蚀、长寿命和放气量少的特点，但是目前国内的制备工艺中存在着制备效率低、强电场条件下纤维容易脱落等问题。为了解决这些问题，本论文重点对碳纤维天鹅绒阴极的制备技术和碳纤维天鹅绒阴极的工作性能进行研究。本论文的主要工作有：
　　1、碳纤维天鹅绒材料的制备技术的研究
　　在制备技术研究中，重点开展了团聚碳纤维分散和植绒工艺改进两方面的研究。
　　首先，创新性地提出了一种分散团聚碳纤维的工艺方法，即液体分散和振动分散相结合的方法。设计并研制了分散团聚碳纤维的实验装置，提高了分散团聚碳纤维的工作效率。
　　其次，改进了碳纤维天鹅绒的静电植绒制备工艺，优化了粘合剂的配制工艺以及涂覆工艺，解决了碳纤维粘结不牢的问题。
　　2、碳纤维天鹅绒阴极性能的测试
　　（1）研究了碳纤维天鹅绒阴极起动过程中的阈值场强和延迟时间，并与化学纤维天鹅绒进行了对比。碳纤维的阈值场强比化学纤维的阈值场强更稳定，并且碳纤维天鹅绒阴极的延迟时间比化学纤维天鹅绒阴极的延迟时间短5~10ns。
　　（2）对比研究了碳纤维天鹅绒阴极与化学纤维天鹅绒的稳定性，从阻抗的对比结果来看，两者没有明显区别。
　　（3）结合高速相机和图像的数字处理技术分析并计算了不同时间段阴极等离子体轴向膨胀的平均速度，结果表明碳纤维天鹅绒阴极的等离子体轴向膨胀速度比化学纤维天鹅绒阴极的等离子体轴向膨胀速度略小。
　　（4）对二极管工作过程中阴极的放气特性进行了研究，结果表明在其它实验条件相同的情况下，碳纤维天鹅绒阴极的放气量少于化学纤维天鹅绒阴极。
　　（5）分别从单脉冲和重复频率运行两方面对阴极在磁绝缘线振荡器上的工作性能进行研究。初步的比对结果表明，制备的碳纤维天鹅绒阴极的微波功率与化学纤维天鹅绒阴极的微波功率基本相当；从微波脉宽来看，制备的碳纤维天鹅绒阴极产生的微波脉宽略低于化学纤维天鹅绒阴极产生的微波脉宽。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及现状

1.1.1 天鹅绒阴极的应用

1.1.2 天鹅绒材料的改进

1.1.3 碳纤维天鹅绒的研究现状

1.1.4 碳纤维天鹅绒的应用

1.2 研究意义与内容

1.2.1 课题的研究意义

1.2.2 论文的主要内容

第二章 碳纤维天鹅绒阴极制备

2.1 化学纤维天鹅绒材料的制备工艺——静电植绒

2.1.1 静电植绒的主要原料

2.1.2 静电植绒原理及工艺

2.2 碳纤维团簇的分散

2.2.1 碳纤维的团聚

2.2.2 碳纤维团簇的液体分散

2.2.3 碳纤维团簇的振动分散

2.3 碳纤维的静电植绒

2.3.1 碳纤维静电植绒的前期准备

2.3.2 碳纤维静电植绒的装置及植绒过程

2.3.3 碳纤维静电植绒的后期处理

2.4 小结

第三章 碳纤维天鹅绒阴极性能的研究

3.1 阴极等离子光学测试平台

3.2 阴极等离子体特性的研究

3.2.1 阴极起动过程的研究

3.2.2 阴极等离子体对二极管电稳定性的影响

3.2.3 阴极等离子体轴向膨胀速度的计算

3.3阴极放气特性的研究

3.3.1 放气特性的研究内容

3.3.2 放气特性的实验研究

3.4 阴极在磁绝缘线振荡器中的工作特性研究

3.4.1 天鹅绒阴极单脉冲运行

3.4.2 碳纤维天鹅绒阴极重复频率运行

3.5小结

第四章 总结与展望

4.1 主要工作与结果

4.2 主要创新点

4.3 今后工作展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果