準(zhǔn)一維納米發(fā)射材料的研制
一、系統(tǒng)深入研究了作為納米場(chǎng)發(fā)射冷陰極的發(fā)射材料——納米氧化鋅陣列和碳納米管的制備工藝。通過(guò)工藝優(yōu)化,采用水熱合成法和化學(xué)氣相沉積法分別制備出形態(tài)可控、尺寸滿足合同要求且適合作為場(chǎng)發(fā)射冷陰極的納米氧化鋅陣列和碳納米管。 二、在場(chǎng)發(fā)射冷陰極材料可控制備條件下,采用水熱合成法制備出直徑為50mm的氧化鋅納米場(chǎng)發(fā)射冷陰極,采用化學(xué)氣相沉積法和絲網(wǎng)印刷/涂敷法分別制備出直徑為50mm的碳納米管場(chǎng)發(fā)射冷陰極。各類納米場(chǎng)發(fā)射冷陰極的形態(tài)指標(biāo)均滿足合同要求。 三、在線性感應(yīng)加速器的脈沖電場(chǎng)條件下,現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試了納米氧化鋅陣列和碳納米管場(chǎng)發(fā)射冷陰極的發(fā)射性能,其中氧化鋅納米棒陣列陰極、碳納米管陣列陰極、涂覆法制備的碳納米管陰極的最高發(fā)射電流密度分別達(dá)到132.42A/cm2、176.73A/cm2、343.77A/cm2。各類納米場(chǎng)發(fā)射冷陰極的發(fā)射性能均優(yōu)于合同指標(biāo)。根據(jù)用戶報(bào)告,納米場(chǎng)發(fā)射冷陰極的壽命達(dá)到合同要求。 四、發(fā)現(xiàn)了氧化鋅和碳納米管場(chǎng)發(fā)射冷陰極的不同強(qiáng)流發(fā)射特性,建立了納米場(chǎng)發(fā)射冷陰極的高壓脈沖發(fā)射模型,提出了納米場(chǎng)致發(fā)射冷陰極在高壓脈沖電場(chǎng)條件下存在場(chǎng)致發(fā)射和場(chǎng)致等離子體發(fā)射兩種電子發(fā)射的強(qiáng)流發(fā)射機(jī)理。該理論模型和發(fā)射機(jī)理具有創(chuàng)新性。綜上所述,本項(xiàng)目全面完成了合同中研究工作的內(nèi)容,各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到了項(xiàng)目合同要求,滿足了線性感應(yīng)加速器的使用。經(jīng)查新檢索及該研究中基礎(chǔ)理論部分發(fā)表的論文表明,本項(xiàng)目首次將氧化鋅陰極作為強(qiáng)流電子束源使用在線性感應(yīng)加速器上,且使碳納米管陰極應(yīng)用在加速器上得到的發(fā)射電流密度超過(guò)目前國(guó)內(nèi)外報(bào)道的最高值。專家組一致認(rèn)為,研究水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。
北京科技大學(xué)
2021-04-11