碳納米管冷陰極電子槍作為微波真空電子器件發(fā)射源,具有瞬時(shí)啟動(dòng)、室溫工作、電流密度大等諸多優(yōu)勢(shì),因此在真空電子器件領(lǐng)域中有廣闊的應(yīng)用前景。目前對(duì)碳納米管發(fā)射性能以及部分碳納米管冷陰極結(jié)構(gòu)化部件有許多研究成果,但碳納米管冷陰極電子槍陰極發(fā)射性能(發(fā)射電流、穩(wěn)定性等),柵網(wǎng)截獲以及電子注質(zhì)量等方面仍需進(jìn)一步提升。對(duì)于碳納米管冷陰極電子槍實(shí)用化存在的不足,本文對(duì)利用印刷涂層法制備面向?qū)嵱没奶技{米管冷陰極電子槍開(kāi)展研究,通過(guò)一系列結(jié)構(gòu)和參數(shù)的模擬仿真,設(shè)計(jì)實(shí)用化冷陰極電子槍以及流通管結(jié)構(gòu),并制備所設(shè)計(jì)電子槍,經(jīng)測(cè)試得到了良好的發(fā)射性能。在電子槍的陰極結(jié)構(gòu)方面,通過(guò)印刷涂層法制備碳納米管薄膜得到碳納米管冷陰極,在動(dòng)態(tài)直流測(cè)試條件下,陰極最大發(fā)射電流為22mA,對(duì)應(yīng)的發(fā)射電流密度為2.81A/cm~2(陰極面積為0.785mm~2)。在連續(xù)30小時(shí)穩(wěn)定性測(cè)試條件下,初始為4.12mA的陰極發(fā)射電流最大跌幅為9.5%。在測(cè)試中,面向?qū)嵱没奶技{米管冷陰極表現(xiàn)出了良好的發(fā)射特性和發(fā)射穩(wěn)定性。對(duì)冷陰極電子槍各主要部件進(jìn)行仿真分析,確立了由平面陰極、洞狀柵極、平板型聚焦極和開(kāi)孔陽(yáng)極所組成的碳納米管冷陰極電... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

行波管及其應(yīng)用場(chǎng)景但是目前真空電子器件存在著體積重量大、易打火、壽命短以及不適合有源

圓柱形電子注。這類(lèi)電子槍雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但由于注半徑與陰極半徑相同，所以電流密度受到陰極發(fā)射電流密度限制，僅在功率較小，對(duì)噪聲要求較嚴(yán)格的行波管中（例如 C 波段瓦級(jí)功率噪聲系數(shù)為 15 分貝左右的行波管）才使用。（2）皮爾斯球形槍如圖 1-2（b）所示，電子槍由兩個(gè)同心球面弧面結(jié)構(gòu)組成，內(nèi)球面相對(duì)于外球面有正電壓，外球面的內(nèi)表面具有發(fā)射電子能力，這樣就能形成一個(gè)球形弧面二極管，外球弧面為陰極，內(nèi)球弧面為陽(yáng)極。為了得到圓柱形電子注，在陽(yáng)極面上開(kāi)一個(gè)孔將電子流引出來(lái)。這種皮爾斯電子槍一般用于速調(diào)管中。（3）皮爾斯匯聚槍如圖 1-2（c）所示，采用球面陰極配以適當(dāng)形狀的聚焦極和陽(yáng)極，使電子注離開(kāi)陰極后得到匯聚。這種槍可以形成電流密度較高的電子注，而陰極負(fù)荷又不至于過(guò)重。由于陽(yáng)極孔徑的存在，這類(lèi)槍的導(dǎo)流系數(shù)一般低于 1 微樸。

就可以具有控制陰極發(fā)射電流大小的能力。柵極截止電壓定陽(yáng)極處于其工作電壓時(shí)，電子注正好被完全截止時(shí)的負(fù)電壓；柵極的截獲常工作狀態(tài)下柵極截獲的電流與陰極發(fā)射總電流的比值。柵極在截止時(shí)，為負(fù)值，當(dāng)需要電子槍進(jìn)行正常發(fā)射時(shí)，只需在柵極上施加一個(gè)正電壓就。這種柵極電子槍可以方便有效地對(duì)器件進(jìn)行調(diào)制，但它也存在缺陷。由發(fā)射出的電子注大多是均勻的，柵極結(jié)構(gòu)中即使柵絲再細(xì)也會(huì)截獲一部分同時(shí)在施加電壓時(shí)，會(huì)影響相對(duì)規(guī)則的空間電場(chǎng)分布，引起電子注畸變，截獲電子后，柵極將會(huì)產(chǎn)生功率消耗發(fā)熱等問(wèn)題。為了緩解上述問(wèn)題可采用非截獲柵（雙柵），如圖 1-3（b）所示，這種結(jié)陰極表面多加一個(gè)與陰極同電位，并且在光學(xué)結(jié)構(gòu)柵孔與控制柵孔一一對(duì)影柵，這樣使得被陰影柵所覆蓋的陰極部分不發(fā)射，從而被控制柵截獲的會(huì)相應(yīng)地減小。一般這種結(jié)構(gòu)多用于中小功率微波管。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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