专利名称：一种金属纳米薄膜浸渍钡钨阴极的制备方法
技术领域：
本发明一种金属纳米薄膜浸渍钡钨阴极的制备方法涉及微波器件技术领域，是一种大发射电流密度，低蒸发的金属纳米粒子薄膜浸渍钡钨阴极的制备方法。
背景技术：
目前，覆膜浸渍钡钨阴极是微波器件特别是行波管和速调管的主要电子源，但随着微波器件在雷达、卫星通讯、电子战系统中的广泛应用，对微波器件的要求也越来越高，如微波器件向高功率、大工作比、高效率、长寿命、高可靠发展，因此，对作为微波器件心脏的阴极同样也提出了愈来愈高的要求。
覆膜阴极制备的传统方法是将颗粒大小为2-8um的钨粉压制后在氢气中高温烧结(1800℃-2000℃)形成孔度为20％左右的多孔棒状的钨海绵，这样做的钨海绵比较脆，不好加工。为了便于加工，必须在钨海绵的孔隙中浸入熔融的铜，铜的熔点比较低，能很好的润湿钨海绵体，而且在任何温度下都不与钨互相溶解或形成化合物，浸满铜的钨海绵体就容易加工了，因为铜不单可以加固钨海绵，并且还起润滑作用。机械加工成所需的形状后，再利用化学去铜和高温蒸发把铜去掉，就得到了所需形状的钨海绵。将钨海绵压入钼筒中，然后将钨海绵埋入发射物质中(如4Bao.1Cao.1Al2O3)在氢气中高温浸渍(约1600℃，3分钟左右)。将浸好的发射物质的阴极表面用车床加工成所需的弧度。然后阴极放入真空镀膜设备中，先利用粒子轰击清洗阴极表面，然后在阴极表面沉积上一层厚度约为0.1um-0.6um的金属或合金(如锇、铱、铼、铱铼合金等)。覆膜后的阴极发射电流密度一般比未覆膜阴极的发射电流密度大一倍以上。如图1是这种阴极结构图，1为金属薄膜2为钨海绵基底3为阴极支撑筒。
发明内容
本发明的目的是为了满足人们对阴极发射电流密度日益增长的需求，提供一种新型阴极，使其具有大的发射电流密度，低蒸发的特点。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种金属纳米薄膜浸渍钡钨阴极的制备方法，包括下列步骤a)将钨海绵基底放入阴极支撑筒，用电子束或激光焊接的方法把两者焊接牢固；b)将发射物质在高温状态下浸入钨海绵体基底，再将阴极表面车制成所需弧度；c)将b)步所得阴极放入纳米粒子沉积系统；d)在钨海绵基底外表面沉积金属纳米粒子层。
所述的制备方法，其所述b)步的高温状态，为1550℃～1650℃。
所述的制备方法，其所述金属纳米粒子层，其金属纳米粒子为锇、铱、铼、钌或其合金纳米粒子，直径为10纳米～100纳米之间，金属纳米粒子层厚度为0.1微米～0.6微米之间。
本发明的优点主要是纳米粒子具有许多不同于块体材料的特性。(1)它具有极大的表面体积比。这样将会使阴极的发射表面积增大。(2)纳米粒子的逸出功一般比块体要低，这样将增大阴极的发射电流密度。(3)纳米粒子在表面存在着大量的悬挂键，这些悬挂键很容易抓住外来原子，这样将会降低阴极钡的蒸发。
图1为已有真空镀覆膜阴极示意图；图2为本发明的一种金属纳米薄膜浸渍钡钨阴极示意图。
具体实施例方式
如图2所示是本发明将纳米粒子沉积到浸渍钡钨阴极表面的新型阴极示意图。将钨海绵基底2放入阴极支撑筒3，用电子束或激光焊接的方法把2和3焊接牢固。然后将发射物质在高温状态下(约1600℃左右)浸入钨海绵体基底2，再将阴极表面车制成所需弧度后，放入锇、铱、铼、钌或其合金纳米粒子沉积系统，将粒子直径为10纳米-100纳米的金属纳米粒子沉积到阴极表面上，形成厚度约为0.1微米-0.6微米的金属纳米粒子层1。
权利要求
1.一种金属纳米薄膜浸渍钡钨阴极的制备方法，其特征在于，包括下列步骤a)将钨海绵基底放入阴极支撑筒，用电子束或激光焊接的方法把两者焊接牢固；b)将发射物质在高温状态下浸入钨海绵体基底，再将阴极表面车制成所需弧度；c)将b)步所得阴极放入纳米粒子沉积系统；d)在钨海绵基底外表面沉积金属纳米粒子层。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述b)步的高温状态，为1550℃～1650℃。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属纳米粒子层，其金属纳米粒子为锇、铱、铼、钌或其合金纳米粒子，直径为10纳米～100纳米之间，金属纳米粒子层厚度为0.1微米～0.6微米之间。
全文摘要
本发明一种金属纳米薄膜浸渍钡钨阴极的制备方法涉及微波器件技术领域，是一种大发射电流密度，低蒸发的金属纳米粒子薄膜浸渍钡钨阴极的制备方法。该方法在浸渍钡钨阴极表面沉积上一层厚度为0.1微米－0.6微米的锇、铱、铼、钌或其合金纳米粒子薄膜，纳米粒子直径约为10纳米－100纳米，以达到增大浸渍钡钨阴极发射电流密度，降低阴极蒸发的目的。
文档编号H01J9/02GK1801427SQ200410101870
公开日2006年7月12日 申请日期2004年12月30日 优先权日2004年12月30日
发明者刘燕文, 刘胜英 申请人:中国科学院电子学研究所