一种大电流密度的钡钨阴极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大电流密度的钡钨阴极及其制备方法，钡钨阴极包括阴极钼筒(3)和填充在阴极钼筒(3)内的双层基底，双层基底包括上层和下层，上层是采用圆球形状的钨粉做为基底材料压制而成的球形钨粉层(1)，且钨粉的粒径是4μm；下层是采用钨粉与铼粉混合做为基底材料压制而成的钨铼合金层(2)，且钨粉和铼粉按照20％∶80％比例混合均匀。具有上述特殊结构的该种大电流密度的钡钨阴极采用双层基底，上层采用特定形状特定颗粒的钨粉做为基底材料压制而成，下层采用钨粉与铼粉混合做为基底材料压制而成，可稳定地提供100A/cm2的电流密度，满足大功率、高频率微波器件对阴极的需求，为微波器件的发展提供强有力的保障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钡钨阴极，尤其是涉及。
技术介绍
随着时代的发展，科学的进步，微波器件越来越朝着大功率、高频率的方向迈进，这对作为微波器件电子源的阴极是一个巨大的考验，尤其是进入毫米波段、太赫兹波段后，对电子注的电流密度需求非常大，需要阴极能稳定的提供几十甚至上百安培每平方厘米的电流密度。传统的钡钨阴极由于阴极海绵体的盲孔较多，孔隙结构不均匀，阴极活性物质的储备不够丰富，阴极活性物质中的钡含量低，且阴极活性物质与传统的纯钨阴极基底反应过快，大量的活性物质很快蒸发了，阴极不仅发射电流偏小，在支取大电流的状态下，还不能持久稳定工作，难以满足微波器件大功率、高频率发展的需要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题提供，其目的是使得电流密度能达lOOA/cm2，满足微波器件大功率、高频率发展的需要。本专利技术的技术方案是该种大电流密度的钡钨阴极包括阴极钥筒和填充在阴极钥筒内的双层基底，所述的双层基底包括上层和下层，上层是采用圆球形状的钨粉做为基底材料压制而成的球形钨粉层，下层是采用钨粉与铼粉混合做为基底材料压制而成的钨铼合金层。所述的上层球形鹤粉的粒径是2 μ m 10 μ m,优选为4 μ m。所述的钨铼合金层中的钨粉和铼粉按照10 % 50 % 90 % 50 %的比例混合均匀，钨粉和铼粉的配比优选为20% 80%。 —种用于制备上述钡钨阴极的方法包括I)取任意形状的、颗粒度小于50 μ m的钨粉和铼粉在氢气中净化退火，在800°C 950°C环境中保温20min 30min ；2)将净化后的钨粉和铼粉按照10 % 50 % : 90 % 50 %的比例混合均匀，优选比例为20%: 80%，制备出钨铼合金粉料；3)取粒径2μπι ΙΟμπκ类似圆球形状的球形钨粉，在氢气中净化退火，800°C 950°C环境中保温20min 30min,球形鹤粉的优选粒径4 μ m ;4)称取适量球形钨粉，填充在阴极钥筒中，并使粉料平实；5)再称取适量钨铼混合粉料，填充在步骤4)后的阴极钥筒中，并使粉料平实；6)使用8 15T/cm2的压力对阴极进行压制,将阴极基底的孔度控制在28% 40%，优选控制在33% 35% ;7)在氢气中对压制后的阴极进行烧结，1400°C 1600°C环境中保温30 70min ；8)采用3. 5BaC03 · O. 5CaC03 · 2A1的铝酸盐在露点低于_60°C的干燥氢气中对烧结后的阴极进行浸溃，浸溃工艺是在1250°C 1300°C时保温7min 12min，然后在2min之内升至1740°C 1780°C，保温30s 70s，随后降温；9)去除阴极表面多余的阴极盐，并根据图纸尺寸进行机械加工；10)使用氮气做为介质，对阴极表面进行离子刻蚀清洗，使阴极发射表面露出新鲜的开孔。 具有上述特殊结构的该种大电流密度的钡钨阴极采用双层基底，上层采用特定形状特定颗粒的钨粉做为基底材料压制而成，下层采用钨粉与铼粉混合做为基底材料压制而成，可稳定地提供lOOA/cm2的电流密度，满足大功率、高频率微波器件对阴极的需求，为微波器件的发展提供强有力的保障。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步说明图I为本专利技术中钡钨阴极的结构示意图。在图I中，I :球形鹤粉层；2 :鹤鍊合金层；3 :阴极钥筒。具体实施例方式图I所示为本专利技术中钡钨阴极的结构示意图，该种大电流密度的钡钨阴极包括阴极钥筒3和填充在阴极钥筒3内的双层基底，双层基底包括上层和下层，上层是采用圆球形状的钨粉做为基底材料压制而成的球形钨粉层1，下层是采用钨粉与铼粉混合做为基底材料压制而成的钨铼合金层2。上层球形钨粉层I的球形钨粉的粒径是2μπι ΙΟμπι，优选为4μπι;下层钨铼合金层2中的钨粉和铼粉按照10% 50% 90% 50%的比例混合均匀，配比优选为20% 80%。一种用于制备大电流密度的钡钨阴极的方法包括I)取任意形状的、颗粒度小于50 μ m的钨粉和铼粉在氢气中净化退火，在800°C 950°C环境中保温20min 30min ；2)将净化后的钨粉和铼粉按照10 % 50 % : 90 % 50 %的比例混合均匀，制备出钨铼合金粉料；钨粉和铼粉的配比优选为20% 80%。3)取粒径2μπι ΙΟμπι、类似圆球形状的球形钨粉，在氢气中净化退火，800°C 950°C环境中保温20min 30min，球形钨粉的粒径优选为4 μ m ;4)称取适量球形钨粉，填充在阴极钥筒3中，并使粉料平实；5)再称取适量钨铼混合粉料，填充在步骤4)后的阴极钥筒3中，并使粉料平实；6)使用8 15T/cm2的压力对阴极进行压制,将阴极基底的孔度控制在28% 40%，优选控制在33% 35% ;7)在氢气中对压制后的阴极进行烧结，1400°C 1600°C环境中保温30 70min ；8)采用3. 5BaC03 · O. 5CaC03 · 2A1的铝酸盐在露点低于_60°C的干燥氢气中对烧结后的阴极进行浸溃，浸溃工艺是在1250°C 1300°C时保温7min 12min，然后在2min之内升至1740°C 1780°C，保温30s 70s，随后降温；9)去除阴极表面多余的阴极盐，并根据图纸尺寸进行机械加工；10)使用氮气做为介质，对阴极表面进行离子刻蚀清洗，使阴极发射表面露出新鲜的开孔。 该种大电流密度的钡钨阴极采用双层基底，上层采用特定形状特定颗粒的钨粉做为基底材料压制而成，下层采用钨粉与铼粉混合做为基底材料压制而成，可稳定地提供lOOA/cm2的电流密度，满足大功率、高频率微波器件对阴极的需求，为微波器件的发展提供强有力的保障。权利要求1.一种大电流密度的钡钨阴极，其特征在于所述的钡钨阴极包括阴极钥筒(3)和填充在阴极钥筒(3)内的双层基底，所述的双层基底包括上层和下层，上层是采用圆球形状的钨粉做为基底材料压制而成的球形钨粉层(I)，下层是采用钨粉与铼粉混合做为基底材料压制而成的钨铼合金层(2)。2.根据权利要求I所述的一种大电流密度的钡钨阴极，其特征在于所述的上层球形鹤粉的粒径是2 μ m 10 μ m。3.根据权利要求I或2所述的一种大电流密度的钡钨阴极，其特征在于所述的钨铼合金层⑵中的钨粉和铼粉按照10 % 50% 90 % 50 %的比例混合均匀。4.根据权利要求3所述的一种大电流密度的钡钨阴极，其特征在于所述的上层球形鹤粉的粒径优选为4 μ m。5.根据权利要求4所述的一种大电流密度的钡钨阴极，其特征在于所述的钨铼合金层(2)中的钨粉和铼粉的配比优选为20% 80%。6.一种用于制备权利要求1-5任一项权利要求所述的大电流密度的钡钨阴极的方法，其特征在于所述的制备方法包括， 1)取任意形状的、颗粒度小于50μ m的钨粉和铼粉在氢气中净化退火，在800°C 950°C环境中保温20min 30min ； 2)将净化后的钨粉和铼粉按照10% 50% 90% 50%的比例混合均匀，制备出钨铼合金粉料； 3)取粒径2μ m 10 μ m、类似圆球形状的球形钨粉，在氢气中净化退火，800°C 950°C环境中保温20min 30min ； 4)称取适量球形钨粉，填充在阴极钥筒(3)中，并使粉料平实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华夏，邓清东，贺兆昌，宋田英，张丽，
申请(专利权)人：安徽华东光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：