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单晶lab6热阴极直流发射特性实验研究和强流电子枪及加速管物理研究

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单晶LaB6热阴极直流发射特性实验研究和强流电子枪及加速管物理研...

作者：王汉斌中国工程物理研究院

学位级别：硕士

大功率电子加速器是用电子束进行电厂烟气净化的源装置,要求稳定发射直流500mA,且适用于连续长时间运行。目前该装置的核心技术基本为俄罗斯、日本的公司所垄断。为掌握核心技术,打破国外垄断,有效解决工业烟气脱硫,我们就相关技术问题... 详细信息

大功率电子加速器是用电子束进行电厂烟气净化的源装置,要求稳定发射直流500mA,且适用于连续长时间运行。目前该装置的核心技术基本为俄罗斯、日本的公司所垄断。为掌握核心技术,打破国外垄断,有效解决工业烟气脱硫,我们就相关技术问题进行了专门研究。本文正是这个课题有关强流电子枪和强流加速管的一系列初步的理论和实验研究。首先建立了试验装置,结合直流束高平均功率的特点,束流收集器采用水冷法拉第筒;进行了两轮实验,第一轮为获得lab热阴极直流发射特性数据,第二轮借助实验考查设计是否达到预期指标;第一轮实验详细研究了单晶lab热阴极的直流发射特性,获得了直流运行状态的发射特性数据(不同温度下的Ⅰ-Ⅴ特性曲线),引入Longo公式,并用该公式解释实验数据,还观测了环境(真空度和杂质)对发射能力的影响,为枪设计及运行提供了实验依据。详细介绍了为实现电子枪大电流长寿命的有关考虑,以及关键部件——加热结构——的设计,和其中需要注意的问题;为进行大电流实验,改造了真空试验台,减小管阻以增大抽速;数值计算研究了枪形结构对导流系数和束发射度的影响,结果表明采用阴极聚束鼻锥结构可以有效抑止空间电荷力、降低束流发射度的增长;数值计算和物理分析指导了枪形结构设计,为正式枪定型提供了参考;基于发射特性实验数据,设计一把模型枪,实验结果表明加热效率和发射能力达到设计要求。论文详细介绍了高压加速器设计方面的问题,电极结构,电极材料,绝缘环及其材料选择;数值计算研究了加速管尺寸对场分布的影响,为加速管设计提供了参考;首次明确提出了法兰连接处对聚焦的影响;从束流参数的要求出发,提出了采用阴极聚束鼻锥结构和提高阳极引出电压,以确保束流发射和改善聚焦;最后对束流动力学进行了模拟计算,计算结果表明所选参数适中,基本达到了设计要求,可以满足束流传输要求以及与后续系统的配合。

关键词：单晶lab6 强流直流聚焦鼻锥数值计算

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单晶lab6热阴极直流电子枪实验研究

单晶LaB6热阴极直流电子枪实验研究

悬浮区域熔炼法制备REB6(lab6、CeB6)单晶体及其表征

四川省电子学会高能电子学专业委员会第四届学术交流会

作者：王汉斌许州卢和平邓仁培甘孔银金晓黎明刘锡三中国工程物理研究院应用电子学研究所

实验利用二极管型电子枪研究了单晶lab6热阴极的直流发射特性,阴阳极间距5mm,从φ2发射体上测得175 mA直流束流(阴极温度～1870K、阴阳极电压6．5kv、空间电荷限制状态),电流密度为5．57A／cm2, 并用Longo方程拟合,比以往单纯用Child或R... 详细信息

实验利用二极管型电子枪研究了单晶lab6热阴极的直流发射特性,阴阳极间距5mm,从φ2发射体上测得175 mA直流束流(阴极温度～1870K、阴阳极电压6．5kv、空间电荷限制状态),电流密度为5．57A／cm2, 并用Longo方程拟合,比以往单纯用Child或Richardson-Dushman公式分析更符合实际。依据该实验结果,选择φ6单晶lab6作为500mA直流电子枪的阴极,实验参数:阴阳极间距12mm、阴阳极电压9kV、阴极温度1700K, 法拉第筒测得520mA束流。实验还观测了阴极工作环境和表面状态对直流发射的影响,当真空度低于7×10-4Pa 时,阴极发射能力逐渐下降;阴极表面碳、氧污染使发射体功函数升高。研究了热子电阻的变化及原因。提出了La原子补充不及时和表面气体吸附是影响直流发射能力的主要因素。

关键词：单晶lab6 直流发射 Longo方程热阴极

来源： cnki会议评论

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功能材料 2012年第2期43卷 178-180,184页

作者：张宁张久兴包黎红李晓娜北京工业大学材料科学与工程学院新型功能材料教育部重点实验室北京100124

采用区域熔炼法成功制备出了高质量、高纯度、大尺寸的lab6、CeB6单晶体。系统分析了制备过程中每个参数对晶体生长的影响,确定了晶体成长最佳工艺:(1)lab6:转速为30r/min,生长速度为8～10mm/h,两次区熔;(2)CeB6:转速为30r/min,生长速... 详细信息

采用区域熔炼法成功制备出了高质量、高纯度、大尺寸的lab6、CeB6单晶体。系统分析了制备过程中每个参数对晶体生长的影响,确定了晶体成长最佳工艺:(1)lab6:转速为30r/min,生长速度为8～10mm/h,两次区熔;(2)CeB6:转速为30r/min,生长速度15～20mm/h,一次区熔。然后对晶体进行表征,主要方法有单晶衍射、断面扫描、拉曼衍射、摇摆曲线。由此可知悬浮区域熔炼法是制备高质量、高纯度、大尺寸REB6的最佳方法。

关键词：悬浮区域熔炼单晶lab6 单晶CeB6 表征

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单晶lab_6热阴极直流发射特性实验研究

强激光与粒子束 2005年第6期17卷 930-934页

作者：王汉斌许州卢和平邓仁培杨肖甘孔银金晓黎明刘锡三中国工程物理研究院应用电子学研究所四川绵阳621900 中国工程物理研究院研究生部

实验利用二极管型电子枪研究了单晶lab6热阴极的直流发射特性。阴阳极间距5mm,从直径为2mm发射体上测得175mA直流束流(阴极温度约为1870K、阴阳极电压6.5kV、空间电荷限制状态),电流密度为5.57A/cm2。采用Longo方程拟合直流发射电流,该... 详细信息

实验利用二极管型电子枪研究了单晶lab6热阴极的直流发射特性。阴阳极间距5mm,从直径为2mm发射体上测得175mA直流束流(阴极温度约为1870K、阴阳极电压6.5kV、空间电荷限制状态),电流密度为5.57A/cm2。采用Longo方程拟合直流发射电流,该方法比以往单纯用Child或RichardsonDushman公式更符合实际。实验还观测了阴极工作环境和表面状态对直流发射的影响,当真空度低于7×10-4Pa时,阴极发射能力逐渐下降,阴极表面碳、氧污染使发射体功函数升高。长时间加热后,石墨上会蒸镀lab6,由此会造成热子电阻的下降。分析表明La原子补充不及时和表面气体吸附是影响直流发射能力的主要因素。

关键词：单晶lab6 直流发射 Longo方程热阴极

悬浮区域熔炼法制备lab_6单晶体与发射性能研究

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物理学报 2011年第10期60卷 517-523页

作者：包黎红张久兴周身林张宁北京工业大学材料学院新型功能材料教育部重点实验室北京100124

采用区域熔炼法成功制备出了高质量,高纯度,大尺寸的lab6单晶体.系统分析了制备过程中每个参数对lab6单晶生长的影响,确定了晶体生长最佳工艺为:样品转速为30r/min,生长速度为8—10mm/h.分析了单晶lab6(100)晶面的热电子发射性能,结果表... 详细信息

采用区域熔炼法成功制备出了高质量,高纯度,大尺寸的lab6单晶体.系统分析了制备过程中每个参数对lab6单晶生长的影响,确定了晶体生长最佳工艺为:样品转速为30r/min,生长速度为8—10mm/h.分析了单晶lab6(100)晶面的热电子发射性能,结果表明,当阴极温度为1873K时,最大热发射电流密度为44.36A/cm2;利用Richardson直线法求出了绝对零度逸出功和有效逸出功分别为1.99和2.59eV.场发射测试结果表明,单晶lab6场发射单尖最大场发射电流密度达到4.9×106A/cm2,场发射因子为41500cm-1,表现出良好的场发射性能.因此单晶lab6作为热阴极和冷阴极都具有很广阔的应用前景.

关键词：区域熔炼法单晶lab6 热发射性能场发射性能

电化学刻蚀法制备lab_6场发射微尖锥阵列

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发光学报 2007年第3期28卷 429-432页

作者：王小菊林祖伦祁康成陈泽祥汪志刚蒋亚东电子科技大学光电信息学院四川成都610054

采用电化学刻蚀方法,成功制备出单尖的六硼化镧、钼、钨及钨铼合金场发射冷阴极尖锥,并对这几种场发射单尖锥阴极的电子发射性能进行了测试比较。结果表明,lab6作为场发射阴极,具有良好的发射性能和稳定性。在〈111〉面单晶lab6基片上,... 详细信息

采用电化学刻蚀方法,成功制备出单尖的六硼化镧、钼、钨及钨铼合金场发射冷阴极尖锥,并对这几种场发射单尖锥阴极的电子发射性能进行了测试比较。结果表明,lab6作为场发射阴极,具有良好的发射性能和稳定性。在〈111〉面单晶lab6基片上,用PECVD法沉积非晶硅作掩膜,制备出具有一定高度的lab6微尖锥场发射阵列,结果发现,lab6基底较为平整,尖锥阵列呈现出各向异性。该结论对lab6材料在场发射阴极方面的进一步研究具有重要的指导意义。

关键词：单晶lab6 场发射阵列电化学刻蚀各向异性