TiO2/鱗片石墨復(fù)合大面積陰極爆炸電子發(fā)射性能初步實(shí)驗(yàn)研究

石 俊,胡繼軍,楊 柳,付 浩,蔡 杰,陳庭旭?,李天明

(1. 北京遙測技術(shù)研究所,北京 100076;2. 電子科技大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院;3. 電子科技大學(xué) 物理學(xué)院: 成都 610054 )

高功率微波源(high power microwave source,HPMS)在國防、軍事、能量傳輸及等離子體加熱等領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景[1]。HPMS通常由爆炸電子發(fā)射陰極產(chǎn)生的強(qiáng)流相對論電子束驅(qū)動,陰極是HPMS的核心組件,具有重要的研究價值,特別是陰極材料[2]。陰極按材料分類有純金屬陰極、石墨陰極、天鵝絨陰極及碳纖維陰極等。與天鵝絨和純金屬陰極相比,石墨陰極壽命更長,等離子體漂移速度更低;與碳纖維陰極相比,石墨陰極制備方式更簡單[3-8];石墨陰極具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能及低的釋氣率,是高功率微波源中最主要的爆炸電子發(fā)射陰極材料之一[9-12]。然而,發(fā)射閾值高、發(fā)射均勻性差及等離子體漂移速度等問題一直限制著石墨陰極在高功率微波源中的發(fā)展[13-14]。

由于石墨基體原材料的差異會導(dǎo)致石墨陰極具有不同的性能,石墨基體材料選擇是石墨陰極研究的關(guān)鍵。串俊兵[12]研究了鱗片石墨、炭黑石墨和石油焦石墨的爆炸發(fā)射性能,結(jié)果表明:在385 kV的加速器電壓下,鱗片石墨的電流密度是其他2種石墨的1.2倍以上。Fursey等[15]研究表明,鱗片石墨比常規(guī)石墨材料的發(fā)射閾值更低,并利用量子尺寸效應(yīng)引起的共振隧穿模型解釋了該現(xiàn)象。隨后,周帆等[16]發(fā)現(xiàn)了鱗片石墨有低發(fā)射延時和高發(fā)射電流的優(yōu)勢,并指出鱗片石墨的優(yōu)勢與其表面微結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。……