劉帆

（中國(guó)人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院，河北 廊坊 065000）

磁控管是一種微波電真空器件中的器件，它的應(yīng)用比較廣泛，尤其在航空、軍事武器中的應(yīng)用發(fā)揮著非常重要的作用。近些年來(lái)，磁控管發(fā)展的重點(diǎn)重要集中在：一是大功率、（亞）毫米波段及高頻率的磁控管上的研發(fā)；二是大功率的和相對(duì)論的電子注的磁控管上的的研發(fā)。這些研究的成功關(guān)鍵，都依賴于磁控管所采用的新材料，尤其是陰極材料。[1]

磁控管工作依賴于二次電子發(fā)射的性能?，F(xiàn)今，市面上在磁控管中應(yīng)用的二次電子發(fā)射陰極的材料主要是合金陰極、氧化物陰極以及金屬陶瓷型陰極，比較各種材料的陰極性能的好壞最主要的參數(shù)是二次電子的發(fā)射系數(shù)。[2]稀土-鉬金屬陶瓷陰極效果最明顯，本文試驗(yàn)中應(yīng)用各種有效地方法制造稀土-鉬，盡量從微觀的結(jié)構(gòu)中進(jìn)行分析，研究每一種因素對(duì)這個(gè)二次電子的發(fā)射性能的影響規(guī)律。

1.實(shí)驗(yàn)

本組實(shí)驗(yàn)選用的稀土氧化物有Y2O3和和La2O3，其比例為 3：1。運(yùn)用液固、液液、固固摻雜等方法制造稀土氧化物，并摻雜鉬粉，而后運(yùn)用等離子體的快速燒結(jié)與常規(guī)的高溫、壓制的燒結(jié)分別制造稀土-鉬陰極的材料。對(duì)稀土-鉬燒結(jié)體實(shí)施機(jī)加工，得到測(cè)試的樣品圓片，之后在與裝有裸鎢絲的熱子的金屬鉬筒進(jìn)行焊接，隨后仔細(xì)安裝到測(cè)試架上等待測(cè)試。同時(shí)應(yīng)用金相顯微鏡與發(fā)射性能測(cè)試的方法對(duì)這些樣品的微觀結(jié)構(gòu)和二次的電子發(fā)射的性能，在試驗(yàn)中，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用光學(xué)的高溫計(jì)仔細(xì)測(cè)試以上的樣品溫度，同時(shí)要求設(shè)定所收集極的電壓是 250V，運(yùn)用計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)自動(dòng)的測(cè)試該系統(tǒng)所測(cè)量的δ與一次電子入射的能量上的關(guān)系。

2.結(jié)果

2.1 不同的制造方法會(huì)對(duì)二次的電子發(fā)射性能造成影響

前期的研究表明，稀土的氧化物一般會(huì)在稀土-鉬的熱陰極材料中合理分布，這樣會(huì)極大地改善熱電子的發(fā)射性能。為了能夠有效的證實(shí)稀土氧化物所摻雜的效果會(huì)對(duì)二次的電子發(fā)射性能造成影響，在液固、液液、固固摻雜等方法制造稀土氧化物，并摻雜鉬粉，仔細(xì)對(duì)比在高溫的放電等離子的燒結(jié)方法中所得到的二次電子發(fā)射的性能。從對(duì)比中可以明顯的看出，液液的摻雜樣品在組織上會(huì)變得更加細(xì)小，有助于提高二次電子發(fā)射的性能。[3]

2.2 氫氣后的處理將會(huì)對(duì)陰極發(fā)射性能產(chǎn)生影響

在實(shí)驗(yàn)中，對(duì)有效提高陰極材料中的δ具有非常重大的使用價(jià)值，但是在研發(fā)環(huán)節(jié)中，稀土-鉬陰極中的最大的二次電子的發(fā)射系數(shù)基本維持在3～4的水準(zhǔn)，怎樣才能夠有效地提高這一類的陰極δmax 將是以后實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)。本文實(shí)驗(yàn)表明，在REO-Mo的陰極壽命的測(cè)試管中所進(jìn)行的解剖中，可以發(fā)現(xiàn)管壁遺留有MoO3 的沉積物。經(jīng)過(guò)相關(guān)分析，筆者認(rèn)為高真空條件下留有的氧氣一定來(lái)自于這些材料，對(duì)此，應(yīng)當(dāng)有效的對(duì)這些材料實(shí)施脫氧。其比例為 3：1的 Y2O3和和La2O3樣品在測(cè)試以前，應(yīng)當(dāng)先在氫氣的氣氛下實(shí)施退火等措施，處理，退火溫度保持在1300℃，最低維持1小時(shí)。并對(duì)退火前后的樣品中的二次電子的發(fā)射性能實(shí)施有效的分析比較，可知在進(jìn)行氫氣退火處理以后，這些樣品的激活溫度大幅度的降低，而發(fā)射系數(shù)就會(huì)大幅度的提高。

2.3 不同稀土中的成分樣品會(huì)影響二次電子發(fā)射的性能

在經(jīng)過(guò)活化處理的工藝前提下，詳細(xì)的明確了稀土-鉬材料中的稀土氧化物的總含量是25%后，在此基礎(chǔ)上，對(duì)這些不同成分的樣品中的二次電子的發(fā)射性能實(shí)施測(cè)試，來(lái)確定最優(yōu)的稀土-鉬陰極材料中的組成成分。本文實(shí)驗(yàn)表明，本實(shí)驗(yàn)希望陰極材料中的二次電子的發(fā)射系數(shù)變得越高，這樣將有助于降低器材的噪音，極大地提高頻譜的質(zhì)量。[4]

3.討論

對(duì)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行探討可知，液液的摻雜樣品在組織上會(huì)變得更加細(xì)小，有助于提高二次電子發(fā)射的性能。在實(shí)行高溫的氫氣處理后，會(huì)讓這些樣品的激活溫度大幅度的降低，而發(fā)射系數(shù)就會(huì)大幅度的提高。在稀土氧化物的總含量是一樣的情形下，Y2O3 樣品中的二次電子發(fā)射性能表現(xiàn)的更好。

稀土-鉬金屬陶瓷陰極主要有王金淑教授發(fā)現(xiàn)的，從20世紀(jì)90年代末到21世紀(jì)初，她就開始研發(fā)新型金屬陶瓷型的陰極材料，從先前的研究證實(shí)，這種陰極材料與常規(guī)性的陰極材料相比，最大的優(yōu)點(diǎn)就是二次電子發(fā)射的性能，同時(shí)也存在最合適的激活溫度過(guò)高，以及二次電子發(fā)射的具體性能還需要更加的完善等。

[1]張振宇，路新春，雒建斌；超音速等離子噴涂法制備La2O3和CeO2摻雜CoCrW涂層的摩擦學(xué)性能研究[J]. 科學(xué)通報(bào). 2007，11（12)：167--169

[2]YERYOMKA V D，KOPOT M A，KULAGIN O P.Surface-wave magnetrons：Electromagnetic radiation oscillators in THzrange. 16th International Crimean Conference-Microwave and Telecommunication Technology .2006，15（35)：267--269

[3]T. Wojewoda，P. Achatz，L. Ortéga，et al.Doping-induced anisotropic lattice strain in homoepitaxial heavily boron-doped diamond. Diamond and Related Materials .2008，18（16）：158--160

[4]周身林，張久興，劉丹敏等；SPS反應(yīng)燒結(jié)制備多元稀土硼化物陰極（SmxBa1-x)B6的晶體結(jié)構(gòu)及其表征[J]. 稀有金屬材料與工程. 2011，16（06）：128--130