一种石墨烯覆膜钡钨阴极及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111613496A(43)申请公布日2020.09.01(21)申请号202010522203.2(22)申请日2020.06.08(71)申请人东南大学地址211102江苏省南京市江宁区东南大学路2号申请人南京三乐集团有限公司(72)发明人樊鹤红杜航包正强孙小菡(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人金诗琦(51)Int.Cl.H01J1/14(2006.01)H01J1/20(2006.01)H01J9/04(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种石墨烯覆膜钡钨阴极及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种石墨烯覆膜钡钨阴极及其制备方法，所述石墨烯覆膜钡钨阴极包括石墨烯层和B型钡钨阴极层，B型钡钨阴极层的上表面覆石墨烯层，B型钡钨阴极层置于支撑筒内，支撑筒内的B型钡钨阴极层下设置灯丝。所述制备方法包括以下步骤：(1)制备B型钡钨阴极；(2)在衬底生长石墨烯一侧覆TRT，通过溶液腐蚀去除衬底，保留石墨烯，将覆有石墨烯的TRT清洗，烘干；(3)在温控台上放置石墨烯/TRT膜，B型钡钨阴极倒置其上，控制温度达到TRT热剥离温度，再将阴极取开，石墨烯附着在阴极表面。本发明有利于降低钡钨阴极表面逸出功，估计逸出功可达1.9eV以下，相比B型阴极，可以提升发射能力，或降低工作温度以延长阴极使用寿命。CN111613496ACN111613496A权利要求书1/1页1.一种石墨烯覆膜钡钨阴极，其特征在于：包括石墨烯层(1)和B型钡钨阴极层(2)，所述B型钡钨阴极层(2)的上表面覆石墨烯层(1)，所述B型钡钨阴极层置于支撑筒内(3)，所述支撑筒(3)内的B型钡钨阴极层(2)下设置灯丝。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯覆膜钡钨阴极，其特征在于：所述石墨烯层(1)为单层或双层石墨烯。3.根据权利要求1所述的一种石墨烯覆膜钡钨阴极，其特征在于：还包括栅极(4)，所述栅极(4)与石墨烯层(1)之间通过绝缘介质层(5)或真空进行隔离。4.根据权利要求3所述的一种石墨烯覆膜钡钨阴极，其特征在于：所述栅极(4)为环形或网状。5.根据权利要求1所述的一种石墨烯覆膜钡钨阴极，其特征在于：用于热-光综合发射真空电子器件中作为电子源时，阳极采用网状结构，使阴极激励光可以从阳极背面入射阴极。6.根据权利要求1所述的一种石墨烯覆膜钡钨阴极，其特征在于：用于热-光综合发射真空电子器件中作为电子源时，阴极激励光采用短于690纳米的波长。7.根据权利要求1所述的一种石墨烯覆膜钡钨阴极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)制备B型钡钨阴极；(2)在衬底生长石墨烯一侧覆TRT，然后通过腐蚀溶液腐蚀，去除衬底保留TRT上的石墨烯，将覆有石墨烯的TRT在去离子水中清洗，烘干；(3)在温控台上放置步骤(2)所得石墨烯/TRT膜，B型钡钨阴极倒置其上，控制温控台温度达到TRT热剥离温度，TRT失去粘性，再将阴极取开，石墨烯即附着在阴极表面，得到石墨烯覆膜钡钨阴极(6)。8.根据权利要求7所述的一种石墨烯覆膜钡钨阴极的制备方法，其特征在于：所述腐蚀溶液为FeCl3溶液。2CN111613496A说明书1/3页一种石墨烯覆膜钡钨阴极及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及微波真空电子技术领域，具体为一种石墨烯覆膜钡钨阴极及其制备方法。背景技术[0002]真空电子器件由于其具有高频率、高输出功率等特点，己广泛用于通信、显示、医用CT、无损检测、粒子加速器、自由电子激光器、电子显微镜等各类功率微波系统、精密检测设备等各类设备和系统中。阴极作为真空微电子器件的电子源，其发射能力直接影响器件和系统的性能指标。热阴极拥有发射电流大、工作寿命长等显著优点，得到了广泛的应用。进一步提升阴极发射能力或延长阴极寿命是阴极一直的发展方向。[0003]M型阴极表面膜层和基底材料之间的互扩散会显著改变阴极表面功函数，在制备和使用过程中要保持最佳比例。现有的热阴极中M型阴极是具有较好的发射能力和寿命的一类阴极，其通过在B型或S型阴极表面覆一层锇或铱或钌薄膜实现更低的逸出功，改善发射能力，但M型阴极表面功函数和阴极表面膜层成分比例有很大关系，热态工作条件下阴极表面膜层和基底金属的互扩散会导致阴极表面成分的变化，造成阴极表面逸出功的变化和相同工作条件下发射电流密度的变化，在使用过程中的阴极表面和基底之间的互扩散影响了M型阴极工作稳定性和寿命。发明内容[0004]发明目的：为了改善阴极发射性能，并简化制备工艺，提升工作稳定性，本发明的目的是提供一种提升发射能力和工作稳定性的石墨烯覆膜钡钨阴极，本发明的另一目的是提供一种工艺简单的石墨烯覆膜钡钨阴极的制备方法。[0005]技术