[发明专利]重稀土合金激光泵浦热电子发射阴极

说明书

技术领域

本发明涉及固体激发光源领域，尤其涉及一种重稀土合金激光泵浦热电子发射阴极。

背景技术

现有固体激光泵浦发射阴极通常采用钨来制作，为获得高效的热电子发射性能，通常采用以下两种方案：

一、往钨基体中掺入非稀土元素，例如钡、锶、钙，以达到低电子逸出功高发射性能的目的。

其缺陷是：因该类元素密度偏低，与钨原子结合后在使用中后期蒸发与溅射严重，导致产品早夭。

二、用轻稀土与钨原子结合，例如镧、钇等。但由于轻稀土的密度低及晶相介质与钨原子的六方体形状在烧结时两种晶体不易界内结合，在合金高温收缩变异时，晶体不能充分熔合，所以成品密度低，只能通过后续热压力锻造来提升密度。但要达到理论密度十分困难，制造成本高，合格率低。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种加工简单、稀土含量高、使用寿命长的热电子发射阴极。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

重稀土合金激光泵浦热电子发射阴极，其特征在于，它由掺入有重稀土元素镱的钨基体制成。

作为上述方案的进一步说明，所述阴极中镱的掺入量为2％-10％。

实际制备阴极时，包括以下步骤：1)制备钨粉，钨粉中镱元素丰度控制在2％-10％；2)压制成型，将钨粉压制成方条；3)预烧结，以1200-1400℃的高温预烧结35-50分钟；4)垂熔烧结；5)旋锻拉丝，将方条拉制成各种规格的钨丝。

与现有技术相比，本发明采用高密度重稀土镱，其优势是：

一、镱的金相晶粒在高温下或温度适宜时，其相态是二阶与三阶晶相迁移变动，其特征正好适合与钨原子结合。在高温升迁时，晶粒相态变异，与钨原子结合时随钨原子收缩，相态熔合为晶体，无须后期再加上一次烧结至理论密度。

二、由于各种轻稀土与钨原子无法紧密结合，故，在后期加工锻造时，其丰度受到变形性能限制，一般稀土含量超过2％时就无法再加工。所以其由于丰度低而造成工作性能低，阴极由于耐受高温电子轰击力差而造成早期开裂溅射，产品早夭。本发明一举突破了上述阴极的缺陷，产品稀土含量可高丰度加入，稀土热电子发射性能充沛。

三、利用镱的遇高温相态变异特性、及一次性充分收缩成型密度达最佳理论密度两项优势，热电子发射性能高，高温轰击的耐受性好，使阴极寿命大幅提升，制造成本大幅降低，从而节约大量资源与成本。

具体实施方式

为方便本领域普通技术人员更好地理解本发明的实质，下面对本发明的具体实施方式进行详细阐述。

实施例一

实际制备阴极时，包括以下步骤：1)制备钨粉，钨粉中镱元素丰度控制在2％。2)压制成型，将钨粉压制成方条。3)预烧结，以1200-1400℃的高温预烧结35-50分钟。4)垂熔烧结。5)旋锻拉丝，将方条拉制成各种规格的钨丝。

实施例二

本实施例提供的阴极制备方法与实施例一基本一致，区别在于，制备钨粉时，钨粉中镱元素丰度控制在5％。

实施例三

本实施例提供的阴极制备方法与实施例一基本一致，区别在于，制备钨粉时，钨粉中镱元素丰度控制在10％。

下面对阴极寿命进行对比测试。其中，编号1、2、3分别代表本发明实施例一到实施例三制得的阴极，编号4、5分别代表掺非稀土元素阴极和掺轻稀土元素阴极。

测试条件：直流正接，电流2040A，燃弧时间20min。用光学分析天平测量实验前后阴极质量变化。测试结果表1所示。

表1.寿命测试结果