稀土钼阴极材料的微观结构与性能研究

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1、摘要本论文在课题组时期研究的基础上对稀土钼阴极发射材料进行了更为深入的研究，用‘种新的方法——溶胶凝胶法制备了多种稀土铝粉末材料，并与液固掺杂法制备的稀上钼粉末材料相比较，探索和改进了制备的工艺。采用冷等静压压制、氢气气氛烧结方法制成了稀土钼热发射和次级发射体材料，测试了其热发射及次级发射性能；利用TG—DTA、XRD、gEM、AES和激光粒度测试仪研究了材料的成分、微州彤貌、粒度分靠、表面分析，并与用传统液固掺杂法制备的材料进行了发射性能的比较。对稀土钼次级发射材料的发射机理进行了初步的探讨，提出了一种稀土镅

2、次级阴极电子输运的理论模型，研究了材料的结构与次级发射性能之悟j的关系。研究结果表明，溶胶凝胶法制备的稀土钼粉木颗粒较传统液固方法制备的颗粒细小，平均牲径约为100nm。稀土氧化物可与碳化钼反应生成单质钼。稀土种类不同，二二者的反应温度不同。用溶胶凝胶法制各的稀土钼热阴极材料具有良好的热发射性能，其中碳化La-Mo阴极1500℃时的电流发射密度可达到796A／era2。通过对它们的微观结构的研究发现，溶胶凝胶法制备的烧结体材料中稀土分靠及大小更加均匀，颗粒基本在80hm_A-右．这种均匀弥散分布的细小稀土粒子更

3、容易在阴极体内扩散和补充。同时发现碳化的L&-Mo阴极具有优良的抗暴露大气的性能。稀土氧化物在空气中的稳定性与其种类有关，其中La。0稳定性最差，及易与空气中的H：0和CO：反应生成复杂稀土化合物。稀土氧化物可与碳化钼反应生成单质钼。稀’fJ种类不同，二者的反应温度不同。溶胶凝胶法制备的稀七锢次级阴极材料也具有良好的次缴发射性能．其中Y—Mo次级阴极的最大次级发射系数达到2．63，比传统液固方法制备的Y—Mo阴极的次级发射的发射系数有了很大的提高，满足了磁控管对阴极材料的次级发射系数2．O以l二的gg．用要求。

4、次级发射系数与材料表面的稀土含量有关，随着稀土含量的增加，材料的次级发射系数有增长的趋势。另外，通过对碳化的稀土钼次级阴极研究发现，碳化不利}二次级发射。根掘一系列的稀土钼次绒发射现象推断稀土钼次级发射的电子输运模型为北京I。业人学I。学硕十学付论文稀土与钼共同发射电子的结果，其中自由电子有从余属向稀土补充的趋势。关键词稀一}‘；钳；阴极：次级发射；热发射ABSTRACTBasedONtheformerstudyofourresearchgroup，theresearchonthepropertiesofrar

5、eearthoxide—molybdenumcathodematerialswasdoneinthispaper．Twelvekindsofrareearthoxidedopedmolybdenumpowderwerepreparedforthefirsttimebysol-geImethod．Forcomparison，thetraditionalmethodcalledasliquid-solid,dopingmethod，wasusedtoprepaleratreearthoxidedopedmolybd

6、enumpowderwiththesalYlecomposition．Therareearchozide—molybdenumthermioniccathodeandsecondaryemissioncathodeweremoldedbyisostaticpresswithpressureof200MPa／em。andsinteredbyresistancefurnaceunderacontinuousflowofhydrogen．Inaddition，thethermionicandthesecondarye

7、missionpropertiesweremeasured，respectively-／'hecomposition，miorostructure，particlesizedistribution，surfaceanalysisandtheelementanalysisofthesebodymaterialswe[estudiedbyTG-DTA、XRD，SEM，AESandLaserparticleanalyzer,Therareearthoxide·molybdenumsecondarye1]liSSiOI

8、／ltlechalli$

9、llwasdiscussedandanewmodelofelectronmovementwasproposedTheresultsshowedthattireaverageparticlediameterofthepowderpreparedbysol—gelmethodwasaboutlOOnm，lessthanthatmadebysolid-liquidd