[发明专利]场发射中和器

说明书

本发明提供一种场发射中和器，包括一底板以及至少一个阴极发射单元固定在该底板的表面，该阴极发射单元包括一基板，一壳体，一阴极发射体，一栅网，以及一屏蔽层，所述壳体位于该基板上，该阴极发射体固定在该壳体内部并与该栅网绝缘间隔设置，该栅网与该屏蔽层绝缘间隔设置，该壳体具有一开口，该栅网包括多个栅孔，该屏蔽层具有一通孔，该开口、栅孔和通孔贯穿设置，所述阴极发射体包括一阴极基底以及一石墨化的碳纳米管阵列，该阴极基底包括一基底主体以及一粘结剂层，该石墨化的碳纳米管阵列通过该粘结剂层固定在该基底主体上，且石墨化的碳纳米管阵列中的碳纳米管基本垂直于该基底主体。

技术领域

本发明涉及一种场发射中和器，尤其涉及一种采用石墨化的碳纳米管阵列作为电子发射体的场发射中和器。

背景技术

场发射中和器的主要功能是发射电子中和正离子电荷。场发射中和器应用领域十分广泛，例如，场发射中和器是太空电推进器的一个重要组成部分，中和器的主要功能是发射电子中和离子电荷防止系统电荷累积，如果中和器故障可能造成推进器无法启动，或者系统的电压瞬间升高上万伏。

碳纳米管具有很好的导电性能，发射电子效率较高，非常适用于阴极发射发射体中。然而，现有的采用碳纳米管发射体的场发射中和器中，一般采用无序排列的碳纳米管作为电子发射体，发射效率较低,而且碳纳米管都没有经过石墨化处理，碳纳米管的微观结构存在很大的生长缺陷，例如，存在乱层结构、微晶结构中存在位错和缺陷、含有非碳原子、无定形碳以及结晶度小等问题，在发射电子的过程中碳纳米管非常容易变成粉末，导致发射电子的效率比较低，甚至发射电子失败。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种场发射中和器，该场发射中和器的电子发射体的发射效率较高，且在发射过程中不易损坏，场发射中和器的使用寿命较长。

一种场发射中和器，包括一底板以及至少一个阴极发射单元，该至少一个阴极发射单元固定在所述底板的表面，所述阴极发射单元包括：

一基板；

一壳体，所述壳体位于所述基板上，所述壳体具有一开口；

一阴极发射体，所述阴极发射体固定在所述壳体内部；

一栅网，所述栅网包括多个栅孔并与阴极发射体绝缘设置；以及

一屏蔽层，所述屏蔽层具有一屏蔽层通孔并与所述栅网绝缘设置，

所述壳体的开口、栅网的栅孔以及屏蔽层通孔贯穿设置，所述阴极发射体包括一阴极基底以及一石墨化的碳纳米管阵列，该石墨化的碳纳米管阵列与该阴极基底电接触，所述阴极基底包括一基底主体以及一粘结剂层，该石墨化的碳纳米管阵列通过该粘结剂层固定在所述基底主体上，且石墨化的碳纳米管阵列中的碳纳米管基本垂直于所述基底主体。

与现有技术相比较，本发明提供的场发射中和器中阴极发射体中的电子发射结构为一石墨化的碳纳米管阵列，该石墨化的碳纳米管阵列中的碳纳米管基本不含有杂质，而且微观结构中基本没有位错和缺陷，结晶度较大，微晶趋向于三维有序的石墨结构，该石墨化的碳纳米管阵列具有良好的导电、导热、力学等性能，在使用过程中可以保持原始形态，不会变成粉末，发射效率较高；而且石墨化的碳纳米管阵列中的碳纳米管基本垂直于所述阴极基底，进而提高场发射中和器的发射效率和使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例提供的场发射中和器的俯视结构示意图。

图2为本发明实施例提供的场发射阴极单元的结构拆解示意图。

图3为本发明实施例提供的阴极发射体的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的阴极发射体的结构示意图。

主要元件符号说明

场发射中和器 100