大功率磁控管用新型Y2Hf2O7陶瓷阴极研究

摘要

cqvip:为了提高大功率磁控管的输出功率,延长其使用寿命,首次采用稀土氧化物Y2O3和过渡金属氧化物热发射测试结果显示该阴极在1300,1350,1400,1450,1500,1550,1600℃br亮度温度,300 V阳极电压下即可分别提供0.15,0.2,0.5,1.1,1.8,2.5,3.5 A/cm2的发射电流密度.利用理查森直线法求得该阴极的绝对零度逸出功为1.26 eV,理查森-道舒曼公式法求得该阴极在1450,1500,1550,1600℃br亮度温度下的有效逸出功分别为3.10,3.15,3.21,3.26 eV.寿命实验结果显示,该阴极在工作温度为1400℃br,直流负载为0.5 A/cm2的条件下,寿命超过4000 h.最后,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能谱分析仪、俄歇电子能谱仪以及结合氩离子刻蚀技术的深度俄歇能谱仪等分别对该阴极活性物质的分子结构,阴极表面微观形貌、元素成分及含量等进行了研究.结果表明,高温烧结合成了单一的铪酸钇物相,高温烧结过程中当一种Y3+价稀土氧化物Y2O3掺入Hf4+价的过渡金属氧化物HfO2时,会发生离子置换固溶,为了保持铪酸钇晶格的电中性,晶格中就会产生一个氧空位.当阴极在激活、老练、热发射测试时,会加速氧空位的生成,产生的氧空位越多,阴极表面导电性就会越好,这间接降低了逸出功,从而提高了阴极的热发射能力.