一种可控孔度阴极及其制备方法技术

一种可控孔度阴极及其制备方法，属于微波真空电子器件领域，包括一个含有活性物质的阴极基体，该阴极基体上顶面溅射沉积一层厚度为3～5μm的锇膜，下底面支撑在一个热丝加热屏蔽筒上。该制备方法流程为：a.制备阴极基体；b.阴极基体与屏蔽筒装配；c.装阴极热丝组合件；d.用等离子体溅射沉积锇贵金属膜；用该方法所制阴极具有发射均匀性好、耐离子轰击能力强、寿命长、发射电流密度和蒸发速率完全可控等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波真空电子器件领域，具体涉及到使用大电流密度阴极的。
技术介绍
迄今为止，用于微波真空电子器件的阴极种类甚多，常见的有氧化物阴极、钡钨阴极、钪钨阴极、浸渍扩散阴极等，而不同种类的阴极按照不同用户的需求，其阴极制备的工艺规范也各有异同。与本专利技术所指阴极最为接近的现有技术中，由于浸渍扩散阴极的载体钨海绵体是将钨粉压制后烧结而形成的，因此很难使多孔体内部和表面的孔均勻分布。这样形成的钨海绵体虽然是具有一定孔度的多孔体，但这种多孔结构是随机形成的，钨海绵体内部和表面的孔散乱无规律，而且孔径大小差异也很大，导致孔间的活性物质扩散速率有较大差别，阴极表面逸出功分布不均勻，这就造成阴极发射电子分布不均勻性，使电子束的质量受到影响，也就影响到采用这些阴极的微波真空电子器件的性能与参数。另外阴极发射表面上过剩的浸渍物、发射面上不均勻的微孔间距以及一些盲孔的存在都会导致其发射不均勻。此外在阴极工作期间，由于微孔内浸渍物的消耗，钡向阴极表面的补充速率必然会下降，这就需要提高阴极工作温度来保证足够的电流密度。但提高工作温度，相应发射物质蒸发就大，这会直接影响阴极的使用寿命和整管特性，这是使用方最不希望出现的结果。 为此，本申请人致力于改进浸渍海绵体阴极的性能，提高发射均勻性的创新性研究，是本领域内非常重要的任务。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是，针对以往所制造的浸渍扩散阴极海绵体载体中， 表面及内部的多孔结构散乱无规律，使阴极发射电子分布不均勻，电子束质量受影响。为了克服这一缺陷，就需要创新地研制一种改进的浸渍海绵体阴极性能，使电子发射能力及均勻性得以增强。本专利技术的目的，是提供。本专利技术是依靠以下技术方案来实现的，一种可控孔度阴极，包括一个含有活性物质的阴极基体，该阴极基体上顶面溅射沉积一层厚度为3 5μπι的锇膜，下底面支撑在一个热丝加热屏蔽筒上。所述含有活性物质的阴极基体，其活性物质是指重量比为8% 10%的发射盐， 它作为用以发射电子的活性储备物质包含在阴极基体中。一种如上述可控孔度阴极，及其制备方法，按以下工艺步骤进行a.制备含有活性储备物质的阴极基体；b.阴极基体与热丝加热屏蔽筒进行装配；c.将装配好带有热丝加热屏蔽筒的阴极再进行热丝组合，成为阴极热丝组合件；d.用等离子体溅射沉积的方法在阴极基体面上沉积一层3 5 μ m锇贵金属膜；e.用聚焦离子束，在锇贵金属膜上打出排列成行的小孔，制出均勻的控阵分布，作为活性物质的扩散通道。本专利技术的有益效果，不同于以前的覆膜阴极和可控孔阴极，本专利技术中的可控孔度阴极采用等离子体溅射沉积的方法在阴极基底上直接溅射沉积厚为3 5 μ m贵金属膜作为可控孔度层，然后直接在贵金属膜上用聚焦离子束法打出排列成行的小孔，制出所需的均勻孔阵。与有关技术相比，这种新型可控孔度阴极的特点如下1)改善了阴极的发射均勻性。由于阴极的发射面是由均勻、致密的厚锇膜组成，并且活性物质的扩散通道是人为加工的均勻孔阵，因此阴极发射面的活性物质的分布是均勻的，使得阴极具有更均勻的电子发射；2)提高了覆膜阴极的耐离子轰击能力，增加了覆膜阴极的寿命。由于沉积的厚锇膜的厚度为3 5 μ m，与传统可控孔阴极和传统覆膜阴极的0. 5 μ m的膜厚相比，具有更强的耐离子轰击能力，更长的寿命；3)发射电流密度和蒸发速率可以根据表面控阵的分布进行调节控制；4)与传统可控孔度阴极制作工艺相比，还具有工艺规范先进，易实现的特点。附图说明图1为可控孔度阴极结构示意图；图2为可控孔度阴极的制备工艺流程图。具体实施例方式参照图1，表示可控孔度阴极的结构示意图，图中包含一个含有活性物质的阴极钨基体1，该钨基体的上顶面溅射沉积一层厚度为3 5 μ m的锇膜2，其下部是热丝加热钼屏蔽筒3。参照图2，表示可控孔度阴极的制备工艺流程图，具体实施方式为a.制备含活性储备物质的钨基体，其中活性物质的摩尔比为BaO CaO Al2O3 = 6:1:2;b.将阴极基体与钼支持筒进行装配，并进行钎焊；c.装配好的阴极进行热子组合，成为阴极热子组件；d.用等离子体溅射沉积的方法在阴极面上沉积一层锇膜，厚度为3 μ m ；e.采用聚焦离子束技术，在锇膜上制出均勻的控阵分布，孔径Φ2μπκ孔心距 20 μ m,作为活性物质的扩散通道。制备出的新型可控孔阴极二极管内1050°C b时饱和电流密度大于30A/cm2，有效功函分布(PWFD)曲线的峰值对应的功函数Φ 1. 706eV，其性能明显优于B型阴极和覆膜阴极。另外新型可控孔阴极的有效功函分布(PWFD)曲线均勻规则，而且曲线较窄，优于普通B型阴极和覆膜阴极，这说明该新型可控孔阴极具有更好的发射均勻性。权利要求1.一种可控孔度阴极，包括一个含有活性物质的阴极基体，其特征在于，该阴极基体上顶面溅射沉积一层厚度为3 5μπι的锇膜，下底面支撑在一个热丝加热屏蔽筒上。2.根据权利要求1所述可控孔度阴极，其特征在于，所述含有活性物质的阴极基体，其活性物质是指重量比为8% 10%的发射盐。3.一种按照权利要求1所述可控孔度阴极的制备方法，其特征在于，按以下工艺步骤进行操作a.制备含有活性储备物质的阴极基体；b.阴极基体与热丝加热屏蔽筒进行装配；c.将装配好带有热丝加热屏蔽筒的阴极再进行热丝组合，成为阴极热丝组合件；d.用等离子体溅射沉积的方法在阴极基体面上沉积一层3 5μ m锇贵金属膜；e.用聚焦离子束，在锇贵金属膜上打出排列成行的小孔，制出均勻的控阵分布，作为活性物质的扩散通道。全文摘要，属于微波真空电子器件领域，包括一个含有活性物质的阴极基体，该阴极基体上顶面溅射沉积一层厚度为3～5μm的锇膜，下底面支撑在一个热丝加热屏蔽筒上。该制备方法流程为a.制备阴极基体；b.阴极基体与屏蔽筒装配；c.装阴极热丝组合件；d.用等离子体溅射沉积锇贵金属膜；用该方法所制阴极具有发射均匀性好、耐离子轰击能力强、寿命长、发射电流密度和蒸发速率完全可控等特点。文档编号H01J9/02GK102522297SQ201110441920公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日专利技术者张珂, 袁海清, 邵文生 申请人:中国电子科技集团公司第十二研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张珂，邵文生，袁海清，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十二研究所，
类型：发明
国别省市：