一种用于发射电子束的混合无序碳纤维阴极的制备方法技术

一种用于发射电子束的混合无序碳纤维阴极的制备方法，属于阴极制备领域。采用的碳纤维为混合均匀的短切碳纤和碳纤维粉，短切碳纤维相互间的交叉与搭接可形成稳定的支撑结构；混合碳纤维粉能够增加阴极的发射尖端。制备时，首先对短切碳纤维进行分散，使其无序均匀，再加入适量碳纤维粉并均匀混合；然后添加粘结剂固化，得到阴极预制体；最后将阴极预制体进行碳化，得到碳纤维阴极。本发明专利技术整个制备工艺简单，可靠性高；该制备方法得到的阴极，碳纤维混合无序、分布均匀、表面平整，强度较好，该阴极表面烧蚀或阴极损坏后，不需更换阴极，将其表面层打磨后可重复使用；阴极在电子束发射过程中，不会影响抽真空，抗热震性好，发射的电子束束斑均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种用于发射电子束的混合无序碳纤维阴极的制备方法
本专利技术属于阴极制备领域，提供一种用于发射电子束的混合无序碳纤维阴极的制备方法。
技术介绍
强流脉冲电子束技术作为一种能量利用率高的清洁化表面改性技术，目前在工业和航空航天等领域得到了广泛应用。阴极是电子束发射的关键部件，阴极的放电性能直接决定了电子束发射质量。阴极材料要求表面平整均匀、强度和抗热震性好，表面尖端越多放电性能越好。常见的阴极材质多为金属、金属陶瓷等材料。金属材质阴极电子束发射为爆炸电子发射机制，一点爆炸发射后，通常会使整个阴极点位下降，导致邻近位置处的金属尖端达不到爆炸发射电压阈值而不能实现电子发射，发射的电子束均匀性差，使用寿命较短。碳纤维作为放电材料具备启动时间短、发射阈值低、出气率低、放电稳定和使用寿命长等优点，是阴极制备的理想材料之一。碳的熔点和汽化点相近，不存在熔融状态，而碳的升华温度达3650℃。这就使得碳纤维在产生爆炸发射时只产生劈裂却不会熔化，新产生的尖端凸起同样具有较大的形状因子，不会影响发射性能。因此由碳纤维制成的阴极具备较长的寿命。现有的以碳纤维为原料制备的阴极，主要采用的方法是将成束的碳纤维按本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于发射电子束的混合无序碳纤维阴极的制备方法，其特征在于，该制备方法中采用的碳纤维为混合均匀的短切碳纤和碳纤维粉，短切碳纤维相互间的交叉与搭接可形成稳定的支撑结构，避免粘结剂碳化过程中失重从而引起整体“坍塌”；并混合其碳纤维粉，增加阴极的发射尖端；具体包括以下步骤：第一步，分散碳纤维在90～100℃、600～1200ml的去离子水中加入2～8g的分散剂，搅拌待分散剂完全溶解后静置，获得分散剂溶液，室温冷却；当分散剂溶液温度冷却至40℃时，再加入5～8g短切碳纤维和1～3g碳纤维粉，机械搅拌至碳纤维分散均匀；第二步，添加粘结剂将15～25g粘结剂与等质量的酒精混合后，搅拌至粘结剂完全溶解...

【技术特征摘要】
1.一种用于发射电子束的混合无序碳纤维阴极的制备方法，其特征在于，该制备方法中采用的碳纤维为混合均匀的短切碳纤和碳纤维粉，短切碳纤维相互间的交叉与搭接可形成稳定的支撑结构，避免粘结剂碳化过程中失重从而引起整体“坍塌”；并混合其碳纤维粉，增加阴极的发射尖端；具体包括以下步骤：第一步，分散碳纤维在90～100℃、600～1200ml的去离子水中加入2～8g的分散剂，搅拌待分散剂完全溶解后静置，获得分散剂溶液，室温冷却；当分散剂溶液温度冷却至40℃时，再加入5～8g短切碳纤维和1～3g碳纤维粉，机械搅拌至碳纤维分散均匀；第二步，添加粘结剂将15～25g粘结剂与等质量的酒精混合后，搅拌至粘结剂完全溶解，得到质量分数50％的粘结剂溶液；将粘结剂溶液加入第一步得到的分散均匀的碳纤维中，搅拌至混合均匀，得到分散均匀的碳纤维粘结剂混合物；第三步，固化得到阴极预制体将第二步得到的碳纤维粘结剂混合物一次性倒入模具中，利用模具进行加压、脱水和定型；将模具放入真空干燥箱中，抽真空后升温至150℃，保温3h后停止加热；冷却至室温，卸掉模具，得到阴极预制体；第四步，碳化室温下，将阴极预制体放入真空管式炉中，抽真空后升温，当温度升至800～1000℃时保温10～30min后，最后温度冷却至室温，获得阴极，采用阴极进行脉冲电子束发射实验，轰击不锈钢靶材，单次脉冲电子束发射的能量充足，电子束束斑均匀。2.根据权利要求1所述的一种用于发射电子束的混合无序碳纤维阴极的制备方法，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝胜智，卢健，刘昊，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21