《基於金屬-碳纖維複合材料陰極強流電子束源的研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由劉列擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於金屬-碳纖維複合材料陰極強流電子束源的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉列
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
電子束源有著廣泛的套用，利用強流電子束源激勵高功率微波是其重要的套用之一。用什麼產生高質量強流電子束，如何提高強流電子束的利用率，改善電子束源在長脈衝、大電流或高重頻條件下穩定運行。研究碳纖維陰極在強電場作用下的電子發射機制、陰極電漿特性、空間電荷限制流、陰陽極表面物理、陰陽極射流、熱載入及在微波源中的套用等問題。利用場發射和閃絡相合闡述碳纖維陰極電漿形成機制，確立陰極斑殼層理論以解釋電漿發展規律，採用光學診斷測量陰極電漿參數，陰極表面形態對束流提取的影響，建立陰陽極射流及之間相互作用模型，關於陽極熱載入及束流對陽極金屬晶體缺陷的影響，理解在電磁結構下電子束流傳輸及空間電荷效應、微波源中束波相互作用，通過理論和實驗上的研究加深對束流產生與傳輸的認識，預期得到的結果具有一定參考價值，將進一步促進束流物理的研究和電子束源的套用發展。
結題摘要
強流電子束源是高功率微波產生的一項關鍵技術，它主要涉及發射機制、材料、製造技術和器件幾何結構幾個方面。從國內外研究現狀來看，尋找實現長脈衝和重複頻率運行的長壽命陰極材料，改進陰極的製備工藝和最佳化二極體結構以及加強陰極電漿參數的診斷是強流電子束技術的發展趨勢。因此，研究利用新材料、新工藝研製具有高性能的強流電子束源，並以此開展相關的基礎性研究具有重要意義。本課題組在國家自然科學基金支持下已經完成了預期研究目標，主要研究成果和結論歸納為以下四個方面：1、探索和採用新材料、新工藝製備新型陰極，解決好陰極表面處理工藝。實際研究中採用碳纖維來製備新型陰極，設計它的成型工藝，包括金屬基碳纖維陰極（已獲得國家發明專利）和織構化碳纖維陰極。作為新材料的套用，金屬基碳纖維陰極解決長壽命、不含膠、易加工等問題，織構化碳纖維陰極解決陰極表面的幾何形狀和均勻性問題，實際上這種均勻性比陰極材料本身更為重要。2、PIC模擬研究在外加強電場作用下碳材料系列陰極的發射機制及表面電漿的產生機制、陰極電漿膨脹規律，以及強流電子束從這種高密度陰極電漿中引出的特點及物理規律。建立物理模型，深入認識和努力解決與陰極相關的科學技術問題。發現一些新現象、新規律。（研究成果已發表在POP）3、建立強流陰極物理參數的測量和診斷平台，結合多種測量手段（電學測量，高速分幅照相和光學干涉診斷），加強陰極兩個方面性能的測試：一是產生強流電子束的性能；二是驅動高功率微波源的性能。深入理解強流二極體中發生的物理過程，合理改進陰極製備。（研究成果已發表在RSI）4、最佳化設計出適合高功率微波源實際需求的陰極，並進行相關實驗給出相應的實驗結果。具體製備MILO用陰極，解決大尺寸、非平面、均勻性和對稱性等問題。製備的陰極更趨實用。
