CN109830414A

CN109830414A - 用于微波真空电子器件的光电阴极及其制备方法

Info

Publication number: CN109830414A
Application number: CN201910106058.7A
Authority: CN
Inventors: 刘燕文; �田宏; 石文奇; 朱虹; 李芬; 李云; 王小霞
Original assignee: Institute of Electronics of CAS
Current assignee: Institute of Electronics of CAS
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2019-05-31

Abstract

本公开提供一种用于微波真空电子器件的光电阴极及其制备方法，其光电阴极的制备方法，包括：步骤S100：制备碱金属源，将碱金属化合物、还原剂和金属粉末进行压制；步骤S200：在碱金属源上制备锑扩散层，将锑粉与镍粉和/或锑粉与钨粉在碱金属源上进行压制；步骤S300：加热体对碱金属源下部进行加热。本公开通过一体式加热方式，对碱金属源扩散层和锑扩散层进行加热，提供受控的光电发射层，以代替活性物质蒸发损失，从而延长阴极的使用寿命，并可以从中毒、暴露大气过程中恢复。

Description

用于微波真空电子器件的光电阴极及其制备方法

技术领域

本公开涉及微波真空电子器件领域，尤其涉及一种用于微波真空电子器件的光电阴极及其制备方法。

背景技术

微波真空电子器件广泛应用于雷达、卫星通信、电子加速器、全球定位、可控热核聚变及未来军事前沿的高功率微波武器等方面，其独特的功能和优越的性能，特别是在大功率和高频段的情况下，是其他器件所不能取代的。现代高技术微波器件对微波信号的功率、频率、带宽等工作特性不断提出新的发展需求。这些需求主要表现在要求更高的频率、更大的功率、更宽的频带、更高的效率和更长的寿命，从而对微波真空电子器件及相关技术的发展提出了新的挑战和发展机遇。因此，研究用于微波真空电子器件的光电阴极，对于推动卫星通信及高功率微波器件等技术的发展具有十分重要的意义。

目前，光电阴极主要有以下几种，一种是金属光电阴极，如铜、金、铱等。这种阴极的光电逸出功在4eV左右，它对应紫外光光子的能量。这给金属光电阴极的应用带来的许多麻烦。但由于金属光电阴极可在中等真空条件下(10-6pa)应用、寿命长、激光照射时稳定性好等优点，所以金属光电阴极被广泛地研究并应用在自由电子激光器中。第二种是金属化合物光电阴极，如六硼化镧光阴极，这种阴极耐恶劣环境的能力不如金属阴极，它必须在高真空的环境下使用，但这种阴极的量子效率要比金属的高一至二个量级。第三种是含碱金属的半导体阴极。如锑铯阴极、钾锑铯阴极(K2CsSb)等，这种阴极需要在高真空系统中制备和使用，但这种阴极具有很高的量子效率，一般在10-2左右，所以目前也有许多学者在研究这类阴极。

但碱金属锑化物阴极特别容易与残余的活泼气体反应，并且其中的碱金属很容易被加速的残余气体的离子或激光脱附，从而造成阴极的稳定性差、寿命短等问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种用于微波真空电子器件的光电阴极及其制备方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种用于微波真空电子器件的光电阴极，包括：碱金属源、锑扩散层和加热体；锑扩散层制备在所述碱金属源上；加热体设置于所述碱金属源下部，对所述碱金属源进行加热。

在本公开的一些实施例中，还包括：外壁筒，套设于所述碱金属源和所述锑扩散层外，所述加热体伸入所述外壁筒。

在本公开的一些实施例中，所述外壁筒为金属筒，材料为钼和/或镍。

在本公开的一些实施例中，所述锑扩散层的制备材料包括：锑粉与镍粉和/或锑粉与钨粉。

在本公开的一些实施例中，所述碱金属源的制备材料包括：碱金属化合物、还原剂和金属粉末中的一种或多种。

根据本公开的一个方面，还提供了一种用于微波真空电子器件的光电阴极的制备方法，其中，包括：步骤S100：制备碱金属源，将碱金属化合物、还原剂和金属粉末进行压制；步骤S200：在碱金属源上制备锑扩散层，将锑粉与镍粉和/或锑粉与钨粉在碱金属源上进行压制；步骤S300：加热体对碱金属源下部进行加热。

在本公开的一些实施例中，还包括外壁筒，所述碱金属源和所述锑扩散层均在外壁筒内制备；所述加热体伸入外壁筒内。

在本公开的一些实施例中，所述外壁筒为金属筒，所述外壁筒的制备材料为钼和/或镍；加热体由外壁筒下部伸入外壁筒内，对碱金属源的下部进行加热。

在本公开的一些实施例中，所述碱金属源的制备材料包括：金属铬酸盐、锆铝粉和钨粉中的一种或多种。

在本公开的一些实施例中，所述加热体的制备材料包括：钨丝、钼丝和合金丝中的一种或多种。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本公开用于微波真空电子器件的光电阴极及其制备方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

本公开通过一体式加热方式，对碱金属源扩散层和锑扩散层进行加热，提供受控的光电发射层，以代替活性物质蒸发损失，从而延长阴极的使用寿命，并可以从中毒、暴露大气过程中恢复。

附图说明

图1为本公开实施例用于微波真空电子器件的光电阴极的结构示意图。

图2为本公开实施例用于微波真空电子器件的光电阴极制备方法的流程框图。

【附图中本公开实施例主要元件符号说明】

1-加热体；

2-锑扩散层；

3-碱金属源；

4-外壁筒。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。

为了满足对阴极的稳定性、寿命的需求，解决碱金属锑化物阴极特别容易与残余的活泼气体反应，并且其中的碱金属很容易被加速的残余气体的离子或激光脱附，从而造成阴极的稳定性差、寿命短的问题，基于光电阴极研究工作的基础上，本公开提出了一种新型光电阴极，即采用压制、烧结等技术制备光电阴极；通过一体式加热方式加热具有扩散阻挡层的储层，提供受控的光电发射层，以代替活性物质蒸发损失，从而延长阴极的使用寿命，并可以从中毒、暴露大气过程中恢复。

在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种用于微波真空电子器件的光电阴极。图1为本公开实施例用于微波真空电子器件的光电阴极的结构示意图。如图1所示，包括：碱金属源3、锑扩散层2和加热体1。锑扩散层2制备在碱金属源3上；加热体1设置于碱金属源3下部，并对碱金属源3进行加热。

具体的，还包括：外壁筒4，套设于碱金属源3和锑扩散层2外，加热体1伸入外壁筒4。更近一步地，外壁筒4为金属筒，材料为钼和/或镍。加热体1由外壁筒4下端伸入至外壁筒4内。

可选择的，锑扩散层2的制备材料可以选用锑粉与镍粉和/或锑粉与钨粉中任一种。碱金属源3的制备材料可以选用碱金属化合物、还原剂和金属粉末中的一种或多种。

本公开提供还了一种用于微波真空电子器件的光电阴极的制备方法。图2为本公开实施例用于微波真空电子器件的光电阴极制备方法的流程框图。如图2所示，包括：步骤S100：制备碱金属源，将碱金属化合物、还原剂和金属粉末进行压制。步骤S200：在碱金属源上制备锑扩散层，将锑粉与镍粉和/或锑粉与钨粉在碱金属源上进行压制。步骤S300：加热体对碱金属源下部进行加热。

进一步地，还包括外壁筒，所述碱金属源和所述锑扩散层均在外壁筒内制备；所述加热体伸入外壁筒内。其中，所述外壁筒为金属筒，所述外壁筒的制备材料为钼和/或镍；加热体由外壁筒下部伸入外壁筒内，对碱金属源的下部进行加热。

可选择的，所述碱金属源的制备材料可以选用金属铬酸盐、锆铝粉和钨粉中的一种或多种。加热体的制备材料可以选用钨丝、钼丝和合金丝中的一种或多种。

至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。

依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开用于微波真空电子器件的光电阴极及其制备方法有了清楚的认识。

综上所述，本公开提供一种通过一体式加热方式，对碱金属源扩散层和锑扩散层进行加热，提供受控的光电发射层，以代替活性物质蒸发损失，从而延长阴极的使用寿命，并可以从中毒、暴露大气过程中恢复的用于微波真空电子器件的光电阴极及其制备方法，适用于高频率、小型化真空微波器件及其它微波真空电子器件的理想电子源。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。

再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims

1.一种用于微波真空电子器件的光电阴极，包括：

碱金属源；

锑扩散层，制备在所述碱金属源上；

加热体，设置于所述碱金属源下部，对所述碱金属源进行加热。

2.根据权利要求1所述的用于微波真空电子器件的光电阴极，其中，还包括：

外壁筒，套设于所述碱金属源和所述锑扩散层外，所述加热体伸入所述外壁筒。

3.根据权利要求1所述的用于微波真空电子器件的光电阴极，其中，所述外壁筒为金属筒，材料为钼和/或镍。

4.根据权利要求1所述的用于微波真空电子器件的光电阴极，其中，所述锑扩散层的制备材料包括：锑粉与镍粉和/或锑粉与钨粉。

5.根据权利要求1所述的用于微波真空电子器件的光电阴极，其中，所述碱金属源的制备材料包括：碱金属化合物、还原剂和金属粉末中的一种或多种。

6.一种用于微波真空电子器件的光电阴极的制备方法，其中，包括：

步骤S100：制备碱金属源，将碱金属化合物、还原剂和金属粉末进行压制；

步骤S200：在碱金属源上制备锑扩散层，将锑粉与镍粉和/或锑粉与钨粉在碱金属源上进行压制；

步骤S300：加热体对碱金属源下部进行加热。

7.根据权利要求6所述的用于微波真空电子器件的光电阴极的制备方法，其中，还包括外壁筒，所述碱金属源和所述锑扩散层均在外壁筒内制备；所述加热体伸入外壁筒内。

8.根据权利要求6所述的用于微波真空电子器件的光电阴极的制备方法，其中，所述外壁筒为金属筒，所述外壁筒的制备材料为钼和/或镍；加热体由外壁筒下部伸入外壁筒内，对碱金属源的下部进行加热。

9.根据权利要求6所述的用于微波真空电子器件的光电阴极的制备方法，其中，所述碱金属源的制备材料包括：金属铬酸盐、锆铝粉和钨粉中的一种或多种。

10.根据权利要求6所述的用于微波真空电子器件的光电阴极的制备方法，其中，所述加热体的制备材料包括：钨丝、钼丝和合金丝中的一种或多种。