【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及真空電子元器件。更具體地，涉及一種低蒸散的覆膜擴散陰極，制備及應用。
技術介紹
1、真空器件是當前航空、信息交互等領域中不可或缺的一類器件。陰極是真空器件中的的核心部件，其中覆膜擴散陰極則是當前應用最廣泛的電子源之一。其特征是將活性發射材料(鋇鋁酸鹽)通過熔化和浸漬，存儲到多孔的鎢海綿體(陰極基體)的孔隙中，再在陰極表面沉積一層降低電子逸出功的貴金屬或合金薄膜。覆膜擴散陰極具有可精密成形、發射電流密度大、抗中毒性能優異等特性，因而成為微波電真空器件制造優先采用的陰極類型。這些特性也使得該類陰極成為了研制新型陰極重要的參考藍本。
2、當前覆膜擴散陰極應用中，由于蒸散速率較大的原因所導致的問題包括：1)器件運行環境內其他零件吸附蒸散物影響器件正常工作；2)器件的使用壽命大幅降低?？臻g用行波管(twt)及機載或彈載速調管工作中均要求陰極滿足發射要求的基礎上，具備低蒸散性能，一方面有利于器件的壽命延長，另一方面避免材料的蒸散影響器件的正常工作。
3、因此，為了解決上述問題，急需研究一種可以明顯降低蒸散速率，同時滿足器件設計所需的發射電流密度來保障器件正常工作的覆膜擴散陰極，以滿足器件設計及研發的需要。
技術實現思路
1、為解決上述問題，本專利技術的第一個目的在于提供一種低蒸散的覆膜擴散陰極。該覆膜擴散陰極中的發射材料在鋇鍶鈣鋁元素的合適配比下，顯著降低了覆膜擴散陰極的蒸散速率，對于解決現有技術中真空器件的陰極發射材料蒸發大的問題意義重大。
3、本專利技術的第三個目的在于提供一種如上所述的低蒸散的覆膜擴散陰極在制備真空電子元器件中的應用。
4、為達到上述第一個目的，本專利技術采用下述技術方案：
5、本專利技術公開一種低蒸散的覆膜擴散陰極，所述覆膜擴散陰極包括陰極基體、發射材料以及貴金屬膜層；
6、其中，所述發射材料為鋇鍶鈣鋁氧四元陰極發射物質；所述鋇鍶鈣鋁各元素的摩爾比為10-35:1-20:1-20:2-50。
7、針對現有技術中陰極發射材料蒸發大、壽命低、電流密度較低等問題，本專利技術通過大量實驗研究設計出一種新的發射材料配方組合，在鍶元素的引入下有利于降低發射材料的蒸散速率，同時在鋇鍶鈣鋁元素的合適配比下，進一步降低發射材料的蒸散速率，同時使電流密度保持較高的水平。因此，以上述發射材料制備得到的覆膜擴散陰極具有較低的蒸散速率、高可靠的性能，同時陰極發射性能能夠滿足真空器件的使用條件，尤其適合有低蒸散長壽命需求的行波管、速調管等真空器件中使用。
8、在本專利技術中，通過sr的引入有利于降低蒸發速率，但是sr的用量不宜超過本專利技術的限定，這是因為當sr的占比低于本專利技術的限制時，蒸發速率降低不明顯，但是sr的引入量也不宜過大，超過本專利技術的限制時，會造成發射電流密度顯著降低，甚至無法滿足要求，本專利技術的優勢正是在顯著降低蒸發速率的同時保證發射電流密度的要求。優選地，經實驗研究，當所述鋇鍶鈣鋁各元素的摩爾比為15-30:5-20:10-20:15-45時，制備得到的低蒸散的覆膜擴散陰極綜合性能更好。
9、進一步，所述陰極基體是由具有多孔結構的金屬鎢構成，因為是覆膜陰極，所以多孔鎢的孔隙度對陰極最終的性能是有影響的，當孔隙度為10-40％時，對覆膜陰極的性能提高較明顯。
10、進一步，所述貴金屬膜層的材質選自os、re、ir或ru中的一種或任意兩種形成的合金，示例性地，所述貴金屬膜層的材質可以為os、re、ir、ru、os-ru合金、os-ir合金或os-re合金等。
11、為達到上述第二個目的，本專利技術采用下述技術方案：
12、本專利技術公開一種制備如上所述的覆膜擴散陰極的制備方法，包括如下步驟：
13、首先，采用共沉淀法結合高溫燒結工藝制備所述發射材料，然后采用熱處理法將發射材料浸漬到陰極基體中，再利用直流濺射的方法在浸漬后的陰極基體表面覆蓋貴金屬膜層，即得到覆膜擴散陰極。
14、進一步，所述發射材料具體是按照如下步驟制備的：
15、1)按比例稱取鋇鹽、鍶鹽、鈣鹽、鋁鹽，溶于去離子水中配置成混合鹽溶液，以碳酸銨為沉淀劑，加入去離子水，配置成碳酸銨溶液；
16、2)將碳酸銨溶液加入到混合鹽溶液中，在15-35℃下攪拌反應得到懸濁液，過濾，烘干得前驅體粉末；
17、3)將所述前驅體粉末放入馬弗爐中，在氫氣氣氛下進行高溫燒結，即得。
18、進一步，所述鋇鹽選自硝酸鋇或氯化鋇，所述鍶鹽選自硝酸鍶或氯化鍶，所述鈣鹽選自硝酸鈣或氯化鈣，所述鋁鹽選自硝酸鋁或氯化鋁；優選地，所述混合鹽溶液的濃度為0.1-0.6mol/l；優選地，所述碳酸銨溶液的濃度為0.2-0.7mol/l。
19、進一步，所述烘干的溫度為80-150℃，烘干時間≥7h；所述高溫燒結溫度為1200-1700℃，燒結時間為2-5h。
20、進一步，所述熱處理法是將發射材料在氫氣氣氛下高溫熔化，然后再通過毛細作用進入到陰極基體的孔隙中。
21、進一步，所述高溫熔化的溫度為1400-2000℃。
22、為達到上述第三個目的，本專利技術公開一種利用如上所述的覆膜擴散陰極在制備真空電子元器件中的應用。
23、本專利技術的有益效果如下：
24、本專利技術公開一種低蒸散的覆膜擴散陰極，制備及應用。本專利技術通過大量實驗研究設計出一種新的發射材料配方組合，在鍶元素的引入下有利于降低發射材料的蒸散速率，同時在鋇鍶鈣鋁元素的合適配比下，進一步降低發射材料的蒸散速率，同時使電流密度保持較高的水平。在低蒸散速率的性能保障下，陰極具備長壽命特性。因此，本專利技術所制備的覆膜擴散陰極具有較低的蒸散速率、高可靠的性能，同時陰極發射性能能夠滿足真空器件的使用條件，尤其適合有低蒸散長壽命需求的行波管、速調管等真空器件中使用。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種低蒸散的覆膜擴散陰極，其特征在于，所述覆膜擴散陰極包括陰極基體、發射材料以及貴金屬膜層；
2.根據權利要求1所述的覆膜擴散陰極，其特征在于，所述鋇鍶鈣鋁各元素的摩爾比為15-30:5-20:10-20:15-45。
3.根據權利要求1所述的覆膜擴散陰極，其特征在于，所述陰極基體是由具有多孔結構的金屬鎢構成，其孔隙度為10-40％；
4.一種如權利要求1-3任一所述的覆膜擴散陰極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述發射材料具體是按照如下步驟制備的：
6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述鋇鹽選自硝酸鋇或氯化鋇，所述鍶鹽選自硝酸鍶或氯化鍶，所述鈣鹽選自硝酸鈣或氯化鈣，所述鋁鹽選自硝酸鋁或氯化鋁；
7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述烘干的溫度為80-150℃，烘干時間≥7h；
8.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述熱處理法是將發射材料在氫氣氣氛下高溫熔化，然后再通過毛細作用進入到陰極基體的孔隙中。>
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述高溫熔化的溫度為1400-2000℃。
10.一種如權利要求1-3任一所述的覆膜擴散陰極在制備真空電子元器件中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種低蒸散的覆膜擴散陰極，其特征在于，所述覆膜擴散陰極包括陰極基體、發射材料以及貴金屬膜層；
2.根據權利要求1所述的覆膜擴散陰極，其特征在于，所述鋇鍶鈣鋁各元素的摩爾比為15-30:5-20:10-20:15-45。
3.根據權利要求1所述的覆膜擴散陰極，其特征在于，所述陰極基體是由具有多孔結構的金屬鎢構成，其孔隙度為10-40％；
4.一種如權利要求1-3任一所述的覆膜擴散陰極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述發射材料具體是按照如下步驟制備的：
6.根據權利要求5...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李娜，于志強，邵文生，
申請(專利權)人：中國電子科技集團公司第十二研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。