面向深空探测任务的长寿命碳纳米管阴极研究

作     者：陈泽宣 肖东阳 杜欢欢 宋培义 CHEN Zexuan;XIAO Dongyang;DU Huanhuan;SONG Peiyi

作者机构：华中科技大学物理学院引力中心武汉430074 

出 版 物：《深空探测学报（中英文）》 (Journal Of Deep Space Exploration)

年 卷 期：2024年第11卷第2期

页      面：124-131页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 

基　　金：国家重点研发计划课题(2020YFC2201004) 国家自然科学基金重大科研仪器研制项目(11927812) 

主　　题：碳纳米管 场发射阴极 阵列化设计 边缘效应 转移键合工艺 

摘      要：针对深空探测对长寿命碳纳米管场发射阴极的应用需求,从CNTs场发射阴极失效的机制分析出发,提出了长寿命CNTs场发射阴极的性能优化方案。采用图形化设计的CNTs发射簇结构可有效降低CNTs发射体表面的场强屏蔽效应,提升阴极的有效发射面积,避免电流集中于部分CNTs从而引起热量累积。提出一种转移键合工艺,将CNTs发射体与衬底的接触由分子力维持转变为金属层熔融键合,提高阴极的机械稳定性并降低了电/热阻抗。在高真空环境下对样机进行性能测试,优化后的CNTs场发射阴极样机实现了0~1 mA的电流范围、550 h的连续发射试验,证明了阴极优化后的长周期稳定性。