钡钨阴极改造提升攻略

随着时代的发展，科学的进步，微波器件越来越朝着大功率、高频率的方向迈进，这对作为微波器件电子源的阴极是一个巨大的考验，尤其是进入毫米波段、太赫兹波段后，对电子注的电流密度需求非常大，需要阴极能稳定的提供几十甚至上百安培每平方厘米的电流密度。

传统的钡钨阴极由于阴极海绵体的盲孔较多，孔隙结构不均匀，阴极活性物质的储备不够丰富，阴极活性物质中的钡含量低，且阴极活性物质与传统的纯钨阴极基底反应过快，大量的活性物质很快蒸发了，阴极不仅发射电流偏小，在支取大电流的状态下，还不能持久稳定工作，难以满足微波器件大功率、高频率发展的需要。

为此，研究人员对钡钨阴极的制程进行改进，以满足微波器件大功率、高频率发展的需要。具有特殊结构的大电流密度的钡钨阴极采用双层基底，上层采用特定形状特定颗粒的钨粉做为基底材料压制而成，下层采用钨粉与铼粉混合做为基底材料压制而成，可稳定地提供100A/cm²的电流密度，满足大功率、高频率微波器件对阴极的需求。钡钨阴极的制方法包括：

1)取任意形状的、颗粒度小于50μm的钨粉和铼粉在氢气中净化退火， 在800℃～950℃环境中保温20min～30min；

2)将净化后的钨粉和铼粉按照10％～50％：90％～50％的比例混合均匀，制备出钨铼合金粉料；

3)取粒径2μm～10μm、类似圆球形状的球形钨粉，在氢气中净化退火， 800℃～950℃环境中保温20min～30min；

4)称取适量球形钨粉，填充在阴极钼筒中，并使粉料平实；

5)再称取适量钨铼混合粉料，填充在步骤4)后的阴极钼筒中，并使粉料平实；

6)使用8～15T/cm2的压力对阴极进行压制，将阴极基底的孔度控制在 28％～40％

7)在氢气中对压制后的阴极进行烧结，1400℃～1600℃环境中保温30～70min；

8)采用3.5BaCO₃•0.5CaCO₃•2Al的铝酸盐在露点低于-60℃的干燥氢气中对烧结后的阴极进行浸渍，浸渍工艺是在1250℃～1300℃时保温7min～12min，然后在2min之内升至1740℃～1780℃，保温30s～70s，随后降温；

9)去除阴极表面多余的阴极盐，并根据图纸尺寸进行机械加工；

10)使用氮气做为介质，对阴极表面进行离子刻蚀清洗，使阴极发射表面露出新鲜的开孔。

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