碳納米管陰極強流脈沖發(fā)射特性研究.pdf

1、電子直線感應加速器(LIA)閃光照相時所需要的電子束的束流強度高達數(shù)kA。通常只有熱致電子發(fā)射陰極和場致電子發(fā)射陰極能夠獲得如此大的電流強度的電子束。其中，熱陰極獲得的電子束的束流品質(zhì)較好，但發(fā)射電流密度相對較低，陰極容易中毒，壽命較短，而且成本高。場致發(fā)射陰極屬于冷陰極的范疇，高壓脈沖場強下，場致發(fā)射陰極也能夠引出強流電子束，并且陰極發(fā)射電流密度相對較高，壽命較長，因此被廣泛應用于強流電子加速器和高功率微波管中。
　　論文中通過

2、ANSYS模擬了2MeV LIA注入器平臺二極管區(qū)的靜電場分布，結合實驗情況，說明了在使用不同陰極組件的情況下靜電場分布對陰極發(fā)射的影響;通過模擬二極管陰極持續(xù)放氣與二極管真空室壓強分布的關系，得到了二極管區(qū)分子泵在腔壁的分布對真空室壓強分布的影響較大的結論。
　　在2MeV LIA注入器平臺.上開展了大面積碳納米管陰極強流脈沖發(fā)射特性研究實驗。通過多種手段和設備系統(tǒng)地研究了碳納米管陰極強流脈沖發(fā)射特性。主要得到以下結論:

3、　　碳納米管陰極具有強流脈沖電子束發(fā)射能力，在1.61MV的二極管脈沖高壓下，獲得了108.4A/cm2的發(fā)射電流;碳納米管陰極強流脈沖發(fā)射不是理想的場致電子發(fā)射，與天鵝絨陰極、碳纖維陰極等陰極強流脈沖發(fā)射一樣屬于等離子體發(fā)射;初步分析了在碳納米管陰極強流脈沖發(fā)射實驗中，陰極等離子體的膨脹對二極管導流系數(shù)和阻抗的影響;通過氣體質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)，碳納米管陰極強流脈沖發(fā)射時伴隨有較多的CO2、N2(CO)、H2等幾種常見氣體的陰極放氣，通過分析

4、這些氣體成分含量的變化，明確了形成等離子體氣體的來源;分析了陰極放氣對二極管真空室壓強的影響，通過對壓強時間變化曲線的數(shù)值積分，粗略計算了特定幾發(fā)實驗所引起的陰極放氣的放氣量為0.06～0.49Pa·L，相應的放氣分子數(shù)目與電子數(shù)目之比為170～350atoms/e-，得到陰極等離子體是弱電離等離子體的結論;實驗估測了碳納米管陰極特征啟動時間約為39ns，并且特征啟動時間與脈沖場強無關僅與碳納米管的合成方法相關。
　　通過對碳納米