[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上，该阴极发射单元包括一基板，一壳体，至少一阴极发射体，一栅网，以及一屏蔽层，该壳体位于所述基板上，所述至少一阴极发射体固定在壳体内部并与栅网绝缘间隔设置，该栅网与屏蔽层绝缘间隔设置，该壳体具有一开口，栅网包括多个栅孔，屏蔽层具有一通孔，该至少一阴极发射体发射的电子穿过开口、栅孔及通孔发射出去，该阴极发射体包括两个阴极电极片以及一石墨化的碳纳米管结构，该两个阴极电极片层叠设置并夹持石墨化的碳纳米管结构，使石墨化的碳纳米管结构分为第一部分和第二部分，第一部分夹持在两个阴极电极片之间，第二部分暴露在所述阴极电极片的外部。

技术领域

本发明涉及一种场发射中和器，尤其涉及一种采用碳纳米管结构作为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作为阴极发射体的场发射中和器中，碳纳米管与阴极电极的结合力比较弱，在发射电子的过程中碳纳米管非常容易脱离阴极电极，且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与阴极电极的结合力较大，因此该场发射中和器的发射效率较高，使用寿命较长，且该场发射中和器的重量，体积较小。

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，至少一个阴极发射体，一栅网，以及一屏蔽层，所述壳体位于所述基板上，所述至少一个阴极发射体固定在所述壳体内部并与所述栅网绝缘间隔设置，所述栅网与所述屏蔽层绝缘间隔设置，所述壳体具有一开口，所述栅网包括多个栅孔，所述屏蔽层具有一屏蔽层通孔，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两个阴极电极片以及一石墨化的碳纳米管结构，所述两个阴极电极片层叠设置并夹持所述石墨化的碳纳米管结构，使所述所述石墨化的碳纳米管结构分为第一部分和第二部分，该第一部分夹持在两个阴极电极片之间，第二部分暴露在所述阴极电极片的外部。

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结构，基本没有缺陷，机械性能较好，在使用过程中可以保持原始形态，不会变成粉末；而且阴极发射体中的所述层叠设置并夹持所述石墨化的碳纳米管结构，因此，电子发射体与阴极电极片的结合力较大，在发射电子的过程中不会脱离阴极电极片，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为本发明第一实施例提供的场发射中和器俯视结构示意图。

图2为本发明第一实施例提供的场发射阴极单元的结构拆解示意图。

图3为本发明第一实施例提供的阴极发射体的电子显微镜照片。

图4为本发明第一实施例提供的3个阴极发射体焊接在一起的电子显微镜照片。

图5为本发明第一实施例中超声处理之后的阴极发射体预制体的表面形貌图。

图6为本发明第一实施例中阴极发射体的发射尖端的电子显微镜照片。

图7为采用本发明第一实施例提供的将阴极发射体固定在壳体内部的结构示意图。

图8为本发明第一实施例中场发射中和器发射电流随电压的变化曲线。

图9为本发明第一实施例中场发射中和器电子发射电流随时间的变化曲线。