碳纳米管阴极强流脉冲发射特性研究

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1、万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国工程物理研究院或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：眵蓼寸住签字同期：加，7年铂刃同学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解并接受中国工程物理研究院研究生部有关保存、使用学位论文的规定，允许论文被

2、查阅、借阅和送交国家有关部门或机构，同时授权中国工程物理研究院研究生部可以将学位论文全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。学位论文作者签名：德r像翮虢钒签字日期：Ⅺf／年6月?日签字日期：≯lf年‘月p同万方数据摘要IIYIIIIIIl2IIIIl9IIIll0IIIl7112110131111111111111Y2907231电子直线感应加速器(LIA)闪光照相时所需要的电子束的束流强度高达数kA。通常只有热致电子发射阴极和场致电子发射阴极能够

3、获得如此大的电流强度的电子束。其中，热阴极获得的电子束的束流品质较好，但发射电流密度相对较低，阴极容易中毒，寿命较短，而且成本高。场致发射阴极属于冷阴极的范畴，高压脉冲场强下，场致发射阴极也能够引出强流电子束，并且阴极发射电流密度相对较高，寿命较长，因此被广泛应用于强流电子加速器和高功率微波管中。论文中通过ANSYS模拟了2MeVLIA注入器平台二极管区的静电场分布，结合实验情况，说明了在使用不同阴极组件的情况下静电场分布对阴极发射的影响；通过模拟二极管阴极持续放气与二极管真空室压强分布的关系，

4、得到了二极管区分子泵在腔壁的分布对真空室压强分布的影响较大的结论。在2MeVLIA注入器平台上开展了大面积碳纳米管阴极强流脉冲发射特性研究实验。通过多种手段和设备系统地研究了碳纳米管阴极强流脉冲发射特性。主要得到以下结论：碳纳米管阴极具有强流脉冲电子束发射能力，在1．61MV的二极管脉冲高压下，获得了108．4A]cm2的发射电流；碳纳米管阴极强流脉冲发射不是理想的场致电子发射，与天鹅绒阴极、碳纤维阴极等阴极强流脉冲发射一样属于等离子体发射；初步分析了在碳纳米管阴极强流脉冲发射实验中，阴极等离子

5、体的膨胀对二极管导流系数和阻抗的影响；通过气体质谱分析发现，碳纳米管阴极强流脉冲发射时伴随有较多的C02、N2(CO)、H2等几种常见气体的阴极放气，通过分析这些气体成分含量的变化，明确了形成等离子体气体的来源：分析了阴极放气对二极管真空室压强的影响，通过对压强时间变化曲线的数值积分，粗略计算了特定几发实验所引起的阴极放气的放气量为0．06～0．49Pa’L，相应的放气分子数目与电子数目之比为170～350atoms／e‘，得到阴极等离子体是弱电离等离子体的结论；实验估测了碳纳米管阴极特征启动时

6、间约为39ns，并且特征启动时间与脉冲场强无关仅与碳纳米管的合成方法相关。通过对碳纳米管阴极强流脉冲发射时的各种特性分析得到阴极发射的机制为场致等离子体发射，明确了场致等离子体发射的具体过程。另外，还说明了场强对碳纳米管阴极强流脉冲发射的影响以及对比研究了天鹅绒阴极与碳纳米管阴极强流脉冲发射时的各种特性。万方数据摘要关键词：碳纳米管阴极，强流脉冲发射特性，场致等离子体发射，阴极放气，直线感应加速器Tl万方数据AbstractTheseveralkAintenseelectronbeams，ext

7、ractedfromthecathode，aterequiredasradiographyinlinearinductionaccelerator(LIA)field．Usually，onlythethermioniccathodeandthefieldemissioncathodehaveaccesstosuchthehighemissioncurrentoftheelectronbeams．Amongthem，abetterqualitybeamcanbeeasilyobtainedfrom

8、thethermioniccathode，buttheemissioncurrentdensityoftheelectronisrelativelylow,thecathodeisshortlifeduetoalleasilycathodepoisoning，andthecostisexpensive．Thefieldemissioncathodebelongstothecoldcathode，italsoemitsintenseelectronbeamsunderpulsedhighvolta