一种氧化物阴极制造技术

本发明专利技术提供了一种氧化物阴极，具体包括以下步骤：制作阴极基金属在发射层周边表面预留几何余量；用模制法将镍粉灌注在阴极底金属上同模具整体置于氢炉中烧结镍海绵层，制成的镍海绵层留有一定几何余量，然后在镍海绵层内填充碱土金属碳酸盐，机械压制阴极发射层的发射面，去除剩余的几何余量；装管前对氧化物阴极进行预分解：将氧化物阴极夹持在车床卡盘上，车制发射层及周边表面，去除剩余的几何余量，然后拭尽阴极表面粘附微粒。本发明专利技术的阴极表面变得平整规则、光洁干净，减小了热粒子发射角，限制了发射电子密度分布的变形，提高了阴极抗粒子轰击能力，减小了阴极发射面打火几率，提高阴极工作稳定度及寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电气原件，具体涉及一种氧化物阴极。
技术介绍
氧化物阴极制造的广泛做法是采用模制法在基金属（镍或钨）上制备金属海绵层，再在海绵层内填充碱土金属碳酸盐（二元盐碳酸钡、碳酸锶；三元盐碳酸钡、碳酸锶、碳酸钙；四元盐碳酸钡、碳酸锶、碳酸钙、氧化钪）制成发射层，使用前预分解。氧化物阴极发射层表面的平整度、粗糙度、洁净度，直接影响着发射电子的电流大小、稳定度、密度分布和阴极寿命。为了改善发射层表面的物理状态，现已公开的做法有两种：一种做法是将发射层分成顶层和底层，顶层发射材料粒子小于底层粒子。另一种做法是将发射层在预分解前进行压制。这些做法虽然对阴极发射层表面粗糙度和平整度有所改善，但是发射层表面仍然不光滑，有一定几何缺陷，非发射层表面有发射物残留。阴极抗粒子轰击性能差，工作中容易打火，有杂散电流，影响阴极工作稳定度和寿命。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种强抗粒子轰击，长寿命氧化物阴极。本专利技术采用的技术方案是：一种氧化物阴极，具体包括以下步骤制备而成：A.制作阴极基金属：制作阴极基金属时在发射层周边表面预留0.1～0.15mm的几何余量；B.制作发射层：用模制法将平均粒度为20～60μm的镍粉灌注在步骤A制备的阴极基金属上，同模具整体置于氢炉中在1250±20℃的温度下烧结20min氢气流量≥0.4L/min,露点≤-65℃,烧结镍海绵层，制成的镍海绵层留有0.3～0.4mm的几何余量，镍海绵层孔度为45%～50%，冷却、脱模，然后在镍海绵层内填充碱土金属碳酸盐，直到碱土金属碳酸盐不再渗入镍海绵层停止填充形成阴极发射层；C.机械压制发射层：机械压制步骤B制成的阴极发射层的发射面，压力为（2.5±0.1）×106Pa,去除0.2～0.25mm的几何余量；D.装管前对阴极进行预分解：将阴极置于氢炉中，在1050±20℃的温度下保温5～8min，氢气流量≥0.4L/min,露点≤-65℃，冷却后取出；E.车床车制：将步骤D得到的阴极夹持在车床卡盘上，车床卡盘跳动量≤0.02mm，车制发射层及周边表面，去除剩余的几何余量，然后拭尽阴极表面粘附微粒。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过对阴极表面预留几何余量，车床车制发射层表面及周边使得阴极表面变得平整规则、光洁干净。减小了热粒子发射角，限制了发射电子密度分布的变形，提高了阴极抗粒子轰击能力，减小了阴极发射面打火几率，提高阴极工作稳定度及寿命。附图说明图1.本专利技术的结构示意图；图2.本专利技术的烧结的发射层；图3.本专利技术的烧结后的发射层表面图；图4.本专利技术的图3的侧面示意图；图5.本专利技术压制发射层的结构示意图；图6.本专利技术压制后的发射层表面图；图7.本专利技术图6的侧面示意图；图8.本专利技术车制发射层表面的示意图；图9.本专利技术车制后的发射层表面图；图10.本专利技术图8的侧面示意图；图11.本专利技术车制的发射层与未车制的发射层使用寿命曲线对比示意图。具体实施方式一种氧化物阴极：①在发射层周边表面预留（0.1～0.15）mm的几何余量，制作阴极（钨基）基金属。对阴极基金属进行清洗、除气处理。②用模制法将平均粒度为40μm（最小不超过20μm，最大不超过60μm）的镍粉1（纯度≥99.9%）灌注在阴极基金属上。将灌注好镍粉1的阴极基金属3同模具整体置于氢炉中在(1250±20)℃的温度下烧结20min（氢气流量≥0.4L/min,露点≤-65℃），冷却后脱模。如图2所示，制成的镍海绵层表面应留有高出基金属0.3～0.4mm的几何余量（实际高出基金属的尺寸应是所述的0.3～0.4mm减去发射层周边表面预留的0.1～0.15mm的差值），孔度在（45%～50%）之间（图2、图3、图4）。将按比例配好的三元碳酸盐（BaCo3、SrCo3、CaCo3）溶液不断地用毛笔均匀地涂在镍海绵层上，直到碳酸盐2不再渗入镍海绵层。③如图5所示，在压结模4的作用下机械压制，压力：（2.5±0.1）×106Pa阴极发射面，去除0.2～0.25mm余量。（图5、图6、图7）。④装管前对阴极进行预分解：氧化物阴极作成发射层前不预分解未产生活性物质可长期贮存，只有在装管也就是使用前才预分解生成活性物质，这就要求必须迅速装管使用，以防止在大气中活性物质被氧化污染失效；装管前，将阴极置于氢炉中，在（1050±20）℃的温度下保温（5～8）min（氢气流量≥0.4L/min,露点≤-65℃），冷却后取出。⑤将阴极夹持在车床卡盘上(跳动量≤0.02mm)，在车刀5的作用下车制发射层及周边表面，去除剩余的几何余量，使尺寸符合要求（图8、图9、图10）。用干净毛刷和绸布拭去阴极表面残留物。将本专利技术制得的车制阴极与传统工艺制得的未车阴极进行二极管实验对比（阴阳极间距1.5mm，在真空度P≤1×10-5Pa的条件下，分解30min,激活2min,老练10min后，选取阴极温度在800℃，阳极电压在400V时测试发射电流）（图11）。二者的差异是：（1）未车阴极初始发射电流稍大，这是由于未车阴极预分解后表面有蒸散的发射物残留；且发射层表面较粗糙，有轻微打火现象，因而夹杂着轻微的杂散电流。车制阴极初始电流小，未有杂散电流及打火现象。（2）2600h后，未车阴极发射电流略有下降，3500h后低于初始值的80%，而车制阴极发射电流始终未有明显下降，说明车制阴极寿命高于未车阴极。此外，实验中两种阴极均未检测到发射层有过热现象。本文档来自技高网...

【技术保护点】
种氧化物阴极，其特征在于：具体包括以下步骤制备而成：A. 制作阴极基金属：制作阴极基金属时在发射层周边表面预留0.1～0.15mm的几何余量；B. 制作发射层：用模制法将平均粒度为20～60μm的镍粉灌注在步骤A制备的阴极基金属上同模具整体置于氢炉中烧结镍海绵层，制成的镍海绵层留有0.3～0.4mm的几何余量，镍海绵层孔度为45%～50%，冷却、脱模，然后在镍海绵层内填充碱土金属碳酸盐，直到碱土金属碳酸盐不再渗入镍海绵层停止填充形成阴极发射层；C. 机械压制发射层：机械压制步骤B制成的阴极发射层的发射面，去除0.2～0.25mm的几何余量；D. 装管前对阴极进行预分解：将阴极置于氢炉中，在1050±20℃的温度下保温5～8min，氢气流量≥0.4L/min,露点≤‑65℃，冷却后取出；E. 车床车制：将步骤D得到的阴极夹持在车床卡盘上，车床卡盘跳动量≤0.02mm，车制发射层及周边表面，去除剩余的几何余量，然后拭尽阴极表面粘附微粒。

【技术特征摘要】
1.种氧化物阴极，其特征在于：具体包括以下步骤制备而成：
A.制作阴极基金属：制作阴极基金属时在发射层周边表面预留0.1～0.15mm的几何余量；
B.制作发射层：用模制法将平均粒度为20～60μm的镍粉灌注在步骤A制备的阴极基金属上同模具整体置于氢炉中烧结镍海绵层，制成的镍海绵层留有0.3～0.4mm的几何余量，镍海绵层孔度为45%～50%，冷却、脱模，然后在镍海绵层内填充碱土金属碳酸盐，直到碱土金属碳酸盐不再渗入镍海绵层停止填充形成阴极发射层；
C.机械压制发射层：机械压制步骤B制成的阴极发射层的发射面，去除0.2～0.25mm的几何余量；
D.装管前对阴极进行预分解：将阴极置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：何擎，
申请(专利权)人：甘肃虹光电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62