纳米铈-钨发射材料的结构与热发射性能研究

以纳米Ce—W粉末为原料制备了纳米Ce—W发射材料,利用扫描电镜和原位俄歇电子能谱等现代分析技术研究了材料的形貌、铈的分布和高温扩散、以及材料的表面性能,并采用自行研制的微机控制全自动电子发射测量装置测量了材料热发射性能。研究表明,纳米Ce-W材料晶粒细小,稀土元素铈的分布更弥散均匀,铈向表面扩散的能力增强。高温下材料表层形成了含有超额铈的活性层,纳米Ce-W材料的活性层厚度增大,超额铈的含量增多,Ce／O的活性层更厚,因此热发射性能更优异。     

大功率脉冲氙灯用稀土钨电极工作表面分析

为探讨电极表面发生变化的原因和烧蚀机理,为提升电极工作稳定性提供理论依据,分析了经过上万发次点灯测试的大功率脉冲氙灯稀土钨电极的表面形貌、元素深度分布及价态。结果表明:工作后的电极表面出现大量裂纹以及烧蚀坑;表面各元素主要由W, La, O三种元素组成,分布均匀;电极表面La以La3+形式存在,W存在原子态和+6价两种价态,占比分别为18.29%和81.71%;随刻蚀深度增加后,La的价态仍为+3价,W6+迅速减少直至W价态全部变为W0。     

镧氧薄膜表面均一性研究

利用脉冲激光沉积装置在钼筒上沉积镧氧膜,通过俄歇能谱仪确定其表面成分并进行定量分析,结合扫描电镜对薄膜进行形貌观察和能谱分析。实验结果表明,本方法制备的薄膜污染小,表面不同区域成分均匀分布,发射性能测量后薄膜均一性保持良好。综合实验证明激光沉积能够制备均一性良好的镧氧薄膜。     

激光沉积制备富镧镧氧薄膜

利用脉冲激光沉积装置在钼筒上沉积镧氧膜,通过俄歇能谱仪确定其表面成分并进行定量分析,结合离子刻蚀对薄膜进行剖面分析,实验结果表明,除去薄膜表面少许C,O吸附外,本制备方法污染小,定量分析证明薄膜为富镧的镧氧薄膜。     

Zr掺杂形式对钨电子发射材料组织性能的影响

采用中频感应加热烧结方法制备了W-1.5%La₂O₃-0.1%Y₂O₃-0.1%ZrO₂和W-1.5%La₂O₃-0.1%Y₂O₃-0.08%ZrH₂电子发射材料,烧结样品的致密度约为95.5%。热电子发射测试结果表明,添加氢化锆的热电子发射材料样品的零场发射电流密度大于添加氧化锆的样品,分析认为是添加的氢化锆在烧结时,发生分解,生成活性的Zr可以捕获钨晶界中的杂质氧,净化晶界,从而提高了电子发射;维氏显微硬度表明添加氢化锆样品的硬度高于添加氧化锆的样品,分析表明是氢化锆的添加有效改善了钨晶粒之间的结合性,提升了钨电子发射材料的硬度。利用SEM,EDS,XRD、金相显微镜等表面分析设备对样品进行了表征,样品结构显示添加氢化锆与添加氧化锆相比,不仅钨晶粒尺寸由13.63 μm降至11.63 μm,而且稀土相尺寸由1.87 μm降至1.66 μm,这种组织结构的变化有利于电子发射。