《離子束輻照對金屬電極電子發射閾值的影響研究》是依託中國工程物理研究院流體物理研究所，由龔伯儀擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：離子束輻照對金屬電極電子發射閾值的影響研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：龔伯儀
- 依託單位：中國工程物理研究院流體物理研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在高功率脈衝技術中，真空絕緣被廣泛套用。由於肖特基效應，外電場會降低金屬表面電子的逸出功。當陰極表面場強達到特定閾值時，將產生爆炸電子發射，這給脈衝功率系統真空器件的性能帶來很大的影響，比如降低阻抗、增加能量損耗、嚴重時會導致真空絕緣失效等等。提高電極表面電子發射閾值，甚至在一定等級的場強下避免出現電子發射，對提高真空器件的性能和改善絕緣強度極為有利。本項目擬採用強流脈衝離子束輻照金屬電極表面，研究不同的輻照參數對電子發射閾值的影響，並探討其中的物理機理，以實現對輻照參數的最佳化，進而探索一種提高電極表面電子發射閾值的有效方法。研究工作對提高脈衝功率真空器件的設計水平以及提升離子束輻照後金屬材料的電介特性的認識具有重要意義。
結題摘要
在高功率脈衝技術中，真空絕緣被廣泛套用。由於肖特基效應，外電場會降低金屬表面電子的逸出功。當陰極表面場強達到特定閾值時，將產生爆炸電子發射，這給脈衝功率系統真空器件的性能帶來很大的影響，比如降低阻抗、增加能量損耗、嚴重時會導致真空絕緣失效等等。提高電極表面電子發射閾值，甚至在一定等級的場強下避免出現電子發射，對提高真空器件的性能和改善絕緣強度極為有利。本項目採用理論與實驗相結合的方式開展研究，運用強流脈衝離子束輻照金屬電極表面，探索一種提高電極表面電子發射閾值的有效方法。首先建立能量沉積和溫度場分布理論模型，研究不同的輻照參數對常用電極304不鏽鋼和2A12鋁金屬表層幾μm厚度區域內形貌的影響，並探討其中的物理機理，進而實現對實際工藝中輻照參數的最佳化，期望得到最優的輻照處理，能夠熔融金屬表面的不平整結構。實驗結果表明未處理的鋁電極和不鏽鋼電極的電子發射閾值分別為143kV/cm和220kV/cm；經過離子束輻照處理的電極的電子發射閾值有一定提高，平均值為368kV/cm，不同樣品的發射閾值略有差異。通過本項目的研究，明確了離子束各種輻照參數對表面形貌的影響，採用離子束輻照使得電子發射閾值有一定的提高，雖然輻照之後的電極表面粗糙度未達到最優狀態，但是也充分體現了離子束輻照處理電極表面所帶來的優勢。如果在後續研究中能夠把輻照後的實驗值與能量沉積模擬計算中的理論值相校核、疊代，效果會更好。研究工作對提高脈衝功率真空器件的設計水平以及提升離子束輻照後金屬材料的電介特性的認識具有重要意義。
