PDF《漆世锴 王小霞 罗积润 赵青兰 李云》

1 所示, 由图可知活性物质主要 物相为Y2O3 和HfO2. 图1(网刊彩色) 新型活性物质的 XRD 物相图 Fig. 1. (color online) XRD pattern of the novel acti- vation material. 2.2 W海绵基的制备 首先, 选取直径为0.26 mm 的纯W丝, 经过表面清洗后将该W丝放入高温氢炉中, 在(1300±10) ? C 下退火

10 min. 然后, 将退过火的 W丝表面进行喷砂毛化处理, 以提高其表面对金属 W 粉的储存能力和黏接力. 最后, 利用传统喷枪将 直径为 1―2 ?m 的W粉均匀喷涂在 W 丝表面, 然057901-2 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 65, No.

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057901 后放入高温氢炉中, 在(1600±10) ? C 下烧结

5 min 完成 W 海绵基的制备. W 海绵基表面微观形貌如 图2所示, 从图中可知 W 颗粒之间熔融较好, 形成 了具备存储活性物质能力的海绵层形貌. 图2(网刊彩色) 钨海绵基底扫描电镜形貌图 Fig. 2. (color online) SEM image of the W sponge base. 2.3 活性物质浸渍W海绵基直热式阴极 的制备 将制备好的 Y2O3-Gd2O3-HfO2 活性物质与质 量分数为 1.5% 的硝棉溶液在玛瑙钵中研磨混合 1―2 h 直至均匀后, 利用微型刷将混合好后的溶液 均匀浸渍进 W 海绵层中, 最后将完成浸渍的 W 丝 放置于红外灯下烘烤, 直至硝棉溶液完全蒸发, 进 而完成该直热式阴极的制备. 该阴极的结构示意图 如图

3 所示. 图3(网刊彩色) Y2O3-Gd2O3-HfO2 浸渍 W 基直热式 阴极结构示意图 Fig. 3. (color online) Schematic of the Y2O3-Gd2O3- HfO2 impregnated W base direct-heated cathode. 2.4 直热式阴极热发射测试 图4为直热式阴极热发射测试用真空二极管 系统示意图, 该系统由高真空接口、 吸气剂、 W丝阴 极、 云母片、 Mo 筒阳极、 温度测量孔、 导电芯柱等 部分组成. 图中Mo筒阳极的高度为

5 mm, 外径为

5 mm, 内径为

3 mm. 测试中直热式阴极丝应插入 Mo 筒阳极中心来保证阴极丝到 Mo 筒阳极内壁的 距离相等. 测试过程中将高真空接口接入真空系统 中 (由机械泵、 分子泵和离子泵组成), 以此来保证 热发射测试时真空二极管始终处于高真空环境下 (10?6 Pa). 热发射测试中利用云母片来隔离Mo筒 阳极外热电子的影响, 通过 Mo 筒中间的温度测量 孔来监测阴极的工作温度. 热发射测试完毕后, 高 真空接口将会被密封, 吸气剂将被用来维持真空二 极管内的高真空度. 图4(网刊彩色) 直热式阴极热发射测试用真空二极管系 统示意图 Fig. 4. (color online) Schematic of the diode system used in thermionic emission for direct-heated cathode. 热发射测试前, 首先将真空二极管系统在

500 ? C 下保温 1―1.5 h, 然后依次在

50 mA 高频 电流下去气

5 min,

80 mA 高频电流下去气

2 min, 最后在真空度优于 10?6 Pa、 温度为

1800 ? C 下激 活0.5―1.5 h, 接着在

1600 ? C 温度下老练

12 h 后 开始阴极的热发射特性测试.

3 Y2O3-Gd2O3-HfO2 浸渍W基直热式 阴极的直流发射特性及逸出功 3.1 直热式阴极直流发射特性 图5所示为不同温度下阴极的直流发射电流 密度随阳极电压变化关系曲线. 若选用不同温度 下阴极 j-U 特性的空间电荷偏离点电流密度衡量 阴极发射水平, 那么由图

5 可知, 当阴极温度分别 为1300, 1400,

1500 ? C 时, j-U 特性曲线出现了明 显的空间电荷偏离点, 对应的电流密度分别为 0.4, 057901-3 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 65, No.