磁控管用新型Y2O3-Gd2O3-HfO2浸渍W基直热式阴极研究

摘要

本文研制了一种大功率连续波磁控管用新型难熔Y2O3-Gd2O3-HfO2浸渍W基直热式阴极,并对该阴极的直流发射特性进行了测试,结果显示该阴极在1400℃温度下即可提供超过1 A/cm2的空间电荷限制区电流密度,1700℃温度下可以提供超过10.5 A/cm2的空间电荷限制区电流密度.利用理查森直线法求得该阴极的绝对零度逸出功仅为1.68 eV,理查森-道舒曼公式法求得该阴极的有效逸出功为2.6-3.1 eV.寿命实验结果显示,该阴极在工作温度为1600℃,直流负载为1.5 A/cm2的条件下,寿命已经超过3600 h.最后,分别利用扫描电子显微镜、俄歇能谱、能谱仪等分析手段对该阴极表面的微观结构、元素成分及含量进行了研究,结果表明,该阴极在高温激活过程中,表面形成了一层空穴导电的Y2O3-x半导体层,该半导体层的形成改善了阴极表面导电性,间接降低了逸出功,提高了阴极的热发射能力.此外,还对该阴极的耐电子轰击性能进行了研究,结果显示该阴极在经过150 h电子连续轰击后,电流密度从初始1.5 A/cm2线性下降并稳定至0.4 A/cm2.