[00112837]稀土-钼、钨基阴极材料及其制备技术

(1)通过材料的成分、组织结构设计，制备工艺的创新，在国内外首次制备出新型的亚微米结构的钪钨基扩散型阴极和新型复合稀土氧化物—钼、钽金属陶瓷型阴极材料。经国内外使用单位的测试表明，钪钨基阴极材料在850℃的电流密度大于30A/cm2，有效逸出功为1.46eV，在相同温度下其发射性能为钡钨阴极的5～10倍，材料性能达到国际领先水平。复合稀土—钼、钽金属陶瓷阴极材料通过首创的“活化”工艺，使最低激活温度降至900℃，最大次级发射系数大于3.0，综合性能优于目前国内外广泛使用的Ba-W阴极，达到国际领先水平。 (2)开展了深入的基础研究，在钪钨基阴极的发射机理上有创新，提出了“阴极表面发射为半导体（薄膜）—纳米微粒子共同作用机制”新的发射机制，并通过实验验证；在稀土氧化物—钼、钽金属陶瓷型阴极材料方面，阐明了稀土钼、钽阴极制备方法与阴极晶粒大小的关系及机制，提出了不同晶粒尺寸下的阴极发射模式，并利用第一性原理解释了复合稀土发射性能优异的原因。 (3)成功的为0.5THz真空器件制备了阴极组件，阴极在50A/cm2电流密度下的工作寿命可达500小时以上。在电子枪中，在1050℃支取100A/cm2情况下阴极稳定工作在300小时以上，达到热阴极的最高水平。除太赫兹器件外，在速调管、回旋管等器件中具有广阔的应用前景。新型的复合稀土阴极材料，在磁控管中得到应用，复合稀土磁控管创造产值1.02亿元，利润3450万元，另外节省放射性防护费用1500万元。 综上所述，该项目根据国家重大需求，成果有重大意义。研究的新型稀土—钼、钨基阴极材料在工艺上有突破，理论上有创新，成果达到国际领先水平。新型阴极具有环境友好特征，是我国优势资源，在大功率、高频率电真空器件中具有广阔的应用前景。