【摘要】：電子槍作為電子顯微鏡、X射線管等微檢測設備的核心部件,在工業(yè)探傷、醫(yī)療成像等領域發(fā)揮著重要的作用。相較于傳統(tǒng)熱發(fā)射陰極,場發(fā)射陰極具有無需加熱、電流密度高、開關性能優(yōu)異等優(yōu)點。因此,利用場發(fā)射陰極,設計并研制一種具有小體積、低功耗、大電流密度、小焦點的場發(fā)射電子槍,對提高移動便攜式微檢測設備的性能具有重大意義。本文利用OPERA-3D計算機模擬軟件,設計并制作了一種以單晶LaB_6場發(fā)射陰極作為電子源的、可用于移動便攜式微檢測設備的場發(fā)射電子槍。在制備完成后,本文還對單晶LaB_6場發(fā)射陰極和場發(fā)射電子槍進行了場發(fā)射性能測試。主要內(nèi)容與結論如下:(1)本文設計的LaB_6場發(fā)射電子槍,包含陰極、柵極、聚焦極和陽極四個主電極結構。其中,柵極、聚焦極和陽極構成一個膜孔透鏡,通過調(diào)節(jié)聚焦極的電位和孔徑,能有效調(diào)節(jié)LaB_6場發(fā)射電子槍的陽極束斑尺寸。利用OPERA-3D軟件對LaB_6場發(fā)射電子槍進行模擬,最終得到一組滿足本文設計要求的電子槍結構參數(shù)。當柵極孔下直徑為4mm,上直徑為6mm,電壓為1350V;聚焦極孔下直徑為7mm,上直徑為5mm,電壓為0V;陽極距聚焦極上表面4mm,電壓為30000V時,LaB_6場發(fā)射電子槍的理論陽極電流為14.1μA,理論陽極電子束斑直徑為0.3mm。(2)采用電火花線切割輔助直流電化學腐蝕的方法,制備單晶LaB_6場發(fā)射陰極,并對制備完成后的陰極進行測試。結果表明,當腐蝕液為濃鹽酸:無水乙醇:去離子水=1:30:30(體積比),腐蝕電流為100mA,腐蝕時間為40min時,可以獲得表面形貌良好的單晶LaB_6場發(fā)射陰極。經(jīng)場發(fā)射性能測試,陰極的開啟電壓為850V,符合實際應用要求;在陽極電壓為1350V,陰極與陽極間距為0.18mm時,陰極發(fā)射電流為45.5μA,且滿足場致電子發(fā)射F-N曲線所述規(guī)律。(3)根據(jù)OPERA-3D軟件的模擬結果對LaB_6場發(fā)射電子槍的各個電極和零件進行了設計、加工、組裝和測試。最終,經(jīng)過對該電子槍進行測試,本文獲得了一種陽極發(fā)射電流為13.2μA,陽極束斑直徑為0.4mm的LaB_6場發(fā)射電子槍。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O462.4

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本文編號：2776371