CN103715032A - 一种覆钪酸盐-钨膜的浸渍型钡钨阴极及其制备方法 - Google Patents

一种覆钪酸盐-钨膜的浸渍型钡钨阴极及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103715032A
CN103715032A CN201310745112.5A CN201310745112A CN103715032A CN 103715032 A CN103715032 A CN 103715032A CN 201310745112 A CN201310745112 A CN 201310745112A CN 103715032 A CN103715032 A CN 103715032A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tungsten
cathode
film
metal
scandate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310745112.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103715032B (zh
Inventor
王金淑
刘伟
田恬
张喜珠
汪强
王亦曼
周美玲
左铁镛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201310745112.5A priority Critical patent/CN103715032B/zh
Publication of CN103715032A publication Critical patent/CN103715032A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103715032B publication Critical patent/CN103715032B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Solid Thermionic Cathode (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

一种覆钪酸盐-钨膜的浸渍型钡钨阴极及其制备方法，属于阴极材料技术领域。覆钪酸盐-钨膜的主要成分为Ba3Sc409和金属W，其中Ba3Sc409占膜总质量的5%-20%。在钨海绵体中浸渍发射材料后，利用Ba3Sc4O9和金属W靶材，在阴极表面用脉冲激光沉积的方法制备Ba3Sc4O9-金属W膜。用本发明的阴极含钪酸盐-钨膜制备的阴极，可使阴极的发射电流密度明显升高，提高了阴极的热发射能力。

Description

一种覆钪酸盐-钨膜的浸渍型钡钨阴极及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种阴极含钪酸盐-钨膜及制备覆膜浸渍扩散阴极的方法，属于阴极材料技术领域。
技术背景
传统的覆膜浸渍扩散阴极（简称M型阴极）其特征是在浸渍钡钨阴极表面沉积一层降低电子逸出功的贵金属或合金（Os、Ir、Ru、Re、Os-W、Re-W、Ir-W等）膜所得到的。此类阴极能够耐高压，直流运用时能提供大发射电流密度，脉冲运用时能用于长脉冲信号，因此被广泛应用于高功率、高频率微波电真空器件中，但其覆膜成分为贵金属或合金，成本也大大提高。
浸渍型钪酸盐扩散阴极其特征是在发射材料（钡铝酸盐）中添加Sc2O3制备成钪酸盐，然后浸渍储存于多孔钨海绵体而成。此类阴极具有优于M型阴极的低温高发射性能，但是此类阴极还存在抗离子轰击能力差等问题。
迄今为止，具有优良发射的M型阴极覆膜成本较高，浸渍型钪酸盐扩散阴极又存在一些缺陷导致实用困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种覆钪酸盐-钨膜的浸渍型钡钨阴极及其制备方法，来在提升覆膜浸渍扩散阴极的发射水平的同时降低其制备成本。
为达到上述目的，本发明的解决方案如下。
一种浸渍型钡钨阴极覆钪酸盐-钨膜，其特征在于，基于钡钨阴极表面的覆钪酸盐-钨膜的主要成分为Ba3Sc409和金属W，其中Ba3Sc409占膜总质量的5%-20%。
包含上述覆钪酸盐-钨膜的浸渍型钡钨阴极。
本发明所提供的包含上述覆钪酸盐-钨膜的浸渍型钡钨阴极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将Ba3Sc409与金属W粉按一定质量比在真空中用球磨的方法混合均匀，其中Ba3Sc409占粉末总质量的5%-20%，然后将粉末放入磨具中，压制成型，压制压力为10MPa-20MPa，保压时间为1分钟-2分钟，制得所需靶材。
（2）在钨海绵体中浸渍发射材料，利用步骤（1）制备的Ba3Sc409和金属W靶材，在浸渍发射材料的阴极表面采用脉冲激光沉积的方法制备0.1～0.3微米厚的Ba3Sc409和金属W复合膜。
通过控制脉冲激光沉积时间及脉冲激光功率调整膜层厚度。一般激光单脉冲能量70mJ-100mJ，脉宽10ns，频率1-5Hz，优选5Hz。
采用本发明的一种覆钪酸盐-钨膜的浸渍型钡钨阴极及其制备方法，所取得的实际效果为：可使阴极的发射电流密度明显升高，提高了阴极的热发射能力。可使覆膜浸渍扩散阴极实现低温大发射。在850℃时支取的发射电流密度可以达到10A/cm2以上，与常规浸渍扩散阴极950℃支取发射电流密度3～5A/cm2相比，在工作温度降低100℃条件下，发射电流密度成倍增长。
附图说明
图1为未覆膜的浸渍扩散阴极不同温度下的肖特基外推法的零场电流密度。
图2为本发明覆膜的浸渍扩散阴极不同温度下的肖特基外推法的零场电流密度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。以下实施例中在钨海绵体中浸渍发射材料，采用的发射材料优选为612（BaO:CaO:Al2O3摩尔比=6:1:2）钡铝酸盐，激光单脉冲能量70mJ-100mJ，脉宽10ns，频率5Hz。
实施例1、将硝酸钪和硝酸钡以4:3的配比（摩尔比）液液混合，烘干，1300℃焙烧，制成Ba3Sc409粉末。将Ba3Sc409粉末与金属W粉以1：19的配比（重量百分比）混合放入真空球磨罐中，然后按球料比1：1的比例放入球料。放在球磨机上按400rpm的转速球磨两小时。待时间到后放入φ20的模具中压制成所需靶材，压制压力为10MP，保压时间为1分钟。用脉冲激光沉积设备在浸渍扩散阴极表面沉积0.1～0.3微米厚的Ba3Sc409和金属W膜。将覆膜后的阴极在1150℃下激活两个小时，测其发射性能。其各个温度条件下的偏离点发射电流密度如表1所示。
实施例2、将硝酸钪和硝酸钡以4:3的配比（摩尔比）液液混合，烘干，1300℃焙烧，制成Ba3Sc409粉末。将Ba3Sc409粉末与金属W粉以1：9的配比（重量百分比）混合放入真空球磨罐中，然后按球料比1：1的比例放入球料。放在球磨机上按400rpm的转速球磨两小时。待时间到后放入φ20的模具中压制成所需靶材，压制压力为15MP，保压时间为90秒。用脉冲激光沉积设备在浸渍扩散阴极表面沉积0.1～0.3微米厚的Ba3Sc409和金属W膜。将覆膜后的阴极在1150℃下激活四个小时，测其发射性能。其各个温度条件下的偏离点发射电流密度如图2所示。
实施例3、将硝酸钪和硝酸钡以4:3的配比（摩尔比）液液混合，烘干，1300℃焙烧，制成Ba3Sc409粉末。将Ba3Sc409粉末与金属W粉以1:4的配比（重量百分比）混合放入真空球磨罐中，然后按球料比1：1的比例放入球料。放在球磨机上按400rpm的转速球磨两小时。待时间到后放入φ20的模具中压制成所需靶材，压制压力为20MP，保压时间为2分钟。用脉冲激光沉积设备在浸渍扩散阴极表面沉积0.1～0.3微米厚的Ba3Sc409和金属W膜。将覆膜后的阴极在1150℃下激活四个小时，测其发射性能。其各个温度条件下的偏离点发射电流密度如表1所示。
表1不同Ba3Sc409含量覆膜浸渍扩散阴极各温度发射电流密度（A·cm-2）
Figure BDA0000450118660000041

Claims (5)

1.一种浸渍型钡钨阴极覆钪酸盐-钨膜，其特征在于，基于钡钨阴极表面的覆钪酸盐-钨膜的主要成分为Ba3Sc409和金属W，其中Ba3Sc409占膜总质量的5%-20%。
2.包含权利要求1所述的覆钪酸盐-钨膜的浸渍型钡钨阴极。
3.覆钪酸盐-钨膜的浸渍型钡钨阴极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将Ba3Sc409与金属W粉按一定质量比在真空中用球磨的方法混合均匀，其中Ba3Sc409占粉末总质量的5%-20%，然后将粉末放入磨具中，压制成型，压制压力为10MPa-20MPa，保压时间为1分钟-2分钟，制得所需靶材；
（2）在钨海绵体中浸渍发射材料，利用步骤（1）制备的Ba3Sc409和金属W靶材，在浸渍发射材料的阴极表面采用脉冲激光沉积的方法制备0.1～0.3微米厚的Ba3Sc409和金属W复合膜。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于，激光单脉冲能量70mJ-100mJ，脉宽10ns，频率1-5Hz。
5.按照权利要求4的方法，其特征在于，频率5Hz。
CN201310745112.5A 2013-12-30 2013-12-30 一种覆钪酸盐-钨膜的浸渍型钡钨阴极及其制备方法 Active CN103715032B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310745112.5A CN103715032B (zh) 2013-12-30 2013-12-30 一种覆钪酸盐-钨膜的浸渍型钡钨阴极及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310745112.5A CN103715032B (zh) 2013-12-30 2013-12-30 一种覆钪酸盐-钨膜的浸渍型钡钨阴极及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103715032A true CN103715032A (zh) 2014-04-09
CN103715032B CN103715032B (zh) 2016-04-06

Family

ID=50407913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310745112.5A Active CN103715032B (zh) 2013-12-30 2013-12-30 一种覆钪酸盐-钨膜的浸渍型钡钨阴极及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103715032B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105895473A (zh) * 2016-02-16 2016-08-24 上海空间推进研究所 一种可使得空间电推进快速启动的冷阴极结构
CN109390195A (zh) * 2018-11-29 2019-02-26 北京工业大学 一种亚微米结构顶层含钪阴极及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3358178A (en) * 1964-08-05 1967-12-12 Figner Avraam Iljich Metal-porous body having pores filled with barium scandate
CN1128403A (zh) * 1994-10-25 1996-08-07 电子工业部第十二研究所自动工程研究所 激光蒸发薄膜钪系阴极及其制备方法
CN102522281A (zh) * 2011-12-26 2012-06-27 中国电子科技集团公司第十二研究所 一种薄膜钪钨阴极及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3358178A (en) * 1964-08-05 1967-12-12 Figner Avraam Iljich Metal-porous body having pores filled with barium scandate
CN1128403A (zh) * 1994-10-25 1996-08-07 电子工业部第十二研究所自动工程研究所 激光蒸发薄膜钪系阴极及其制备方法
CN102522281A (zh) * 2011-12-26 2012-06-27 中国电子科技集团公司第十二研究所 一种薄膜钪钨阴极及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
白振纲: "发展中的钪酸盐钡钨阴极", 《真空电子技术》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105895473A (zh) * 2016-02-16 2016-08-24 上海空间推进研究所 一种可使得空间电推进快速启动的冷阴极结构
CN109390195A (zh) * 2018-11-29 2019-02-26 北京工业大学 一种亚微米结构顶层含钪阴极及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103715032B (zh) 2016-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5115920B2 (ja) 全固体電池
JP6596194B2 (ja) 固体イオンキャパシタ
CN107039640A (zh) 复合电极材料及其应用
CN110444735A (zh) 一种锂金属电池负极的表面改性方法及锂金属电池
JP6290520B1 (ja) マグネシウム−リチウム合金及びマグネシウム空気電池
CN110165236A (zh) 一种双层氧化物固态电解质的制备方法及其应用
CN103872367B (zh) 一种固体氧化物燃料电池氧化锆基电解质薄膜
CN109004234A (zh) 一种锂离子二次电池
CN207967198U (zh) 一种锂金属负极电池结构
MX2016002175A (es) Proceso para formar una celda de combustible de oxido solido soportado en metal.
CN207602686U (zh) 一种全氧化物固态锂电池结构
CN109935909A (zh) 一种锂金属负极电池结构及其制备方法
CN104868161A (zh) 锂离子电池固体电解质膜(sei膜)及其制备方法
CN106816581B (zh) 一种磷酸锰铁锂类材料及其制备方法以及电池浆料和正极与锂电池
CN102646801B (zh) 锂电池用固体电解质界面修饰膜及其制备方法
CN104362330A (zh) 一种表面包覆硼锂复合氧化物的镍钴锰酸锂正极材料及其制备方法
CN103715032B (zh) 一种覆钪酸盐-钨膜的浸渍型钡钨阴极及其制备方法
CN107039652A (zh) 一种高安全性三元复合材料的制备方法
CN109546076A (zh) 一种三明治结构型锂硫电池正极片的制备方法
CN109860574B (zh) 复合正极材料及其制备方法和电池
CN103825058A (zh) 一种新型高温熔盐电池用膏状电解质及其制备方法
CN105304436B (zh) 直热式阴极及其制备方法
CN112194372B (zh) 一种玻璃-陶瓷复合薄膜固态石榴石电解质及制备方法
CN103632902B (zh) 一种阴极活性发射材料的制备方法
CN106816583A (zh) 一种磷酸锰铁锂类材料及其制备方法以及电池浆料和正极与锂电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant