[实用新型]一种强流重复频率碳纳米管增强银冷阴极

说明书

本实用新型公开了一种强流重复频率碳纳米管增强银冷阴极，包括管状的阴极座，阴极座上设置包含碳纳米管和纳米银的阴极发射部。采用本实用新型的一种强流重复频率碳纳米管增强银冷阴极，具有发射阈值较低、均匀和较长发射寿命的特点。

技术领域

本实用新型涉及一种强流重复频率碳纳米管增强银冷阴极，属于相对论电真空器件技术领域。

背景技术

相对论电真空器件向高功率、高重复频率、小型化、长脉宽与长寿命方向发展。电子束为束、波互作用能量源头，在一定重复频率下须满足分布均匀、稳定与束密度至少大于1kA/cm2的要求。同时，要求阴极在高压脉冲电源的驱动下直接发射电子、具备足够多炮发射能力且发射阈值与等离子体膨胀速度不能太高。现阶段，常用金属冷阴极存在一些问题：

发射阈值高且发射不均匀。在高功率微波源研究中，金属阴极由于耐烧蚀，吸气率低，不污染真空，被广泛使用。在高电子束密度要求下，以场致爆炸发射机理发射电子。在电场增强场发射与热场发射综合作用下，电流密度增大进一步推动晶须局部温度升高，晶须尖端不断液化、爆炸并并产生新的晶须。电子发射过程即该过程得不断反复，所以一般金属阴极发射阈值较高且发射不均匀。

发射稳定性与寿命有待提高。金属阴极等离子体形成后期物理过程主要受晶须温度及液化表面电场张力决定，金属阴极表面晶须温度梯度由材料性能及晶须结构形式决定。旧晶须爆炸、新晶须生成造就了晶须微结构变化致使发射稳定性欠缺；晶须局部液化然后在电场张力作用下溅射致使阴极表面微结构消减，影响重复频率提高、降低发射寿命。

为了克服以上缺点，在金属内部人为添加一些特殊性能类晶须结构是很好尝试。目前，碳纳米管性能优异，符合强流重复频率阴极期望。其大比表面积，容易吸附气体分子，加之准一维结构特性致场发射开启电场较低，场发射电子发射伴随阴极表面轰击，吸附气体解吸、释放出来并迅速离化，从而加速等离子体形成；耐高温、中空结构可通过少量形变吸收部分应力并可自恢复，利于晶须结构性状维持，可长时间高重复频率运行。

发明内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种强流重复频率碳纳米管增强银冷阴极，本实用新型具有发射阈值较低、均匀和较长发射寿命的特点。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种强流重复频率碳纳米管增强银冷阴极，包括管状的阴极座，阴极座上设置由碳纳米管-纳米银制成的阴极发射部。

本实用新型中，金属阴极座能起到导电作用，阴极发射部由碳纳米管-纳米银制成，碳纳米管是天然晶须，金属银导热导电性能优异，从而使阴极发射部兼备了两种发射材料的优点。

在本实用新型中，碳纳米管-纳米银材料是由碳纳米管和纳米银制成的一种复合材料。

进一步的，所述阴极发射部为与阴极座匹配的阴极发射环。

进一步的，所述阴极发射部的厚度为0.5-1.5mm。

进一步的，所述阴极发射部的发射面为平整发射面。

发射面平整，所发射的电子束才会均匀稳定。

进一步的，所述碳纳米管为晶须状碳纳米管。

进一步的，所述阴极座为金属阴极座。

进一步的，所述阴极座的材质为Mu、Cu或不锈钢。

进一步的，所述发射部与阴极座之间设置连接层。通过一导电的连接层，使阴极座和阴极发射部连接起来，成为一整体；同时连接层导电才能通过施加电压使阴极发射部发射电子。

进一步的，所述阴极座和阴极发射部通过焊接形成连接层。

本实用新型的强流重复频率碳纳米管增强银冷阴极与非增强型金属阴极相比：