本发明属于真空电子器件制造,涉及低蒸散浸渍扩散阴极用活性物质的制备方法,具体涉及在411铝酸盐成分基础上掺杂一定比例的氧化铕和氧化钪形成的铝酸盐制备方法。
背景技术:
1、随着科技的迅速发展,特别是在航空航天、通信和医疗等尖端领域,对高性能、高可靠性的真空电子器件的需求日益迫切。作为这些器件的核心部件,阴极扮演着举足轻重的角色。为了推动真空电子器件向更高频率、更高功率方向迈进,研发具有高发射电流密度和长寿命的阴极电子源成为了当务之急。
2、目前,浸渍扩散阴极已广泛应用于现代真空电子器件中,它主要由难熔金属基底和浸渍进去的活性发射材料构成;多孔金属基底作为储层,其中的活性发射物质从孔洞中扩散到表面保持活性层,从而为热电子发射提供了低功函数表面,为大电流发射提供了可能。然而其目前的性能仍难以满足器件对大发射、长寿命的严苛要求。阴极寿命的终结主要受发射材料蒸发的影响,高蒸散除了影响阴极的寿命外,在真空环境中运作的阴极,其释放的蒸发物会对邻近的部件也会产生不同程度的影响,这些影响可能表现为器件的打火现象、中毒以及其他失效模式,最终影响真空器件的使用。
3、为了提高阴极的发射并降低蒸散,有研究人员选用了一种高发射的浸渍活性盐:411铝酸盐(数字代表baco3、caco3、al2o3的摩尔比)。研究发现,钪元素的添加可以有效地提升阴极的电流发射密度;但是,含钪铝酸盐阴极的稳定性差,影响真空器件的实际使用。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足,本发明提供了一种掺杂铕元素实现浸渍扩散阴极用含钪铝酸盐低蒸散的制备方法。本发明通过在411铝酸盐中加入适量的氧化钪和氧化铕,使其能保持含钪铝酸盐高发射电流密度的同时,降低浸渍活性物质的蒸散,延长阴极的使用寿命。
2、本发明所采用的技术方案如下:
3、一种低蒸散浸渍扩散阴极用含钪铝酸盐的制备方法,包括以下步骤:
4、s1.将足量的分析纯baco3、caco3、al2o3、sc2o3和eu2o3,放置在鼓风干燥箱中干燥。
5、s2.根据bao:cao:al2o3=4:1:1摩尔比计算并称量步骤s1中的baco3、caco3、al2o3;然后按比例称量sc2o3和eu2o3,其中sc2o3质量占总质量的1wt.%~3wt.%,eu2o3质量占总质量的1wt.%~3wt.%。
6、s3.将称量好的原料利用行星球磨机球磨混合,得到混合粉末。
7、s4.利用分样筛分理混合粉末,得到前驱体粉末;将前驱体粉末放入模具中,利用压片机压制成圆饼状混合物。
8、s5.对圆饼状混合物进行高温烧结,根据碳酸钡的分解行为,设置烧结条件为:在850℃~855℃,保温2~3小时;然后以2℃/分钟的升温速率升温到1200℃~1300℃,保温300分钟~360分钟;最后自然降温。
9、s6.将烧结后的圆饼状混合物研磨成粉末,得到浸渍扩散阴极用含钪铝酸盐。
10、优选地,步骤s1中,干燥条件为:100℃~120℃下烘干24小时以上。
11、优选地,步骤s3中,球磨时间为24小时以上。
12、优选地,步骤s4中,利用压片机压制前驱体粉末时,设置压力为20mpa~30mpa。
13、优选地,步骤s5中,对圆片进行高温烧结的方式为:将圆饼状混合物放置于坩埚中,然后放入马弗炉中进行高温烧结。
14、本发明的有益效果:
15、本发明是在411铝酸盐的基础上掺杂了钪元素和铕元素,通过掺入钪元素增大其电流发射密度,并且在此基础上掺杂铕元素降低411铝酸盐蒸速率。结果表明,相比于利用传统411铝酸盐制备的阴极,本发明利用掺杂了钪元素和铕元素的411铝酸盐制备的阴极,提高了发射电流密度,同时降低了最大蒸发速率。此外,本次发明采用的方法具有制备工艺简单、重复性好等优点,适合工业推广。
1.一种低蒸散浸渍扩散阴极用含钪铝酸盐的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的一种低蒸散浸渍扩散阴极用含钪铝酸盐的制备方法,其特征在于,步骤s1中,干燥条件为:100℃~120℃下烘干24小时以上。
3.如权利要求1所述的一种低蒸散浸渍扩散阴极用含钪铝酸盐的制备方法,其特征在于,步骤s3中,球磨时间为24小时以上。
4.如权利要求1所述的一种低蒸散浸渍扩散阴极用含钪铝酸盐的制备方法,其特征在于,步骤s4中,利用压片机压制前驱体粉末时,设置压力为20mpa~30mpa。
5.如权利要求1所述的一种低蒸散浸渍扩散阴极用含钪铝酸盐的制备方法,其特征在于,步骤s5中,对圆片进行高温烧结的方式为:将圆饼状混合物放置于坩埚中,然后放入马弗炉中进行高温烧结。
