钪钨阴极

热阴极在民用、医用和军事领域有着广泛的应用。在诸多热电子发射体中，含钪扩散阴极具有最高发射水平，是热阴极中唯一有可能达到高功率亚毫米波器件要求电流密度的阴极。

钪扩散阴极，虽然发射电流密度较高，但是都存在共性的问题，即发射不均匀，表现为空间电荷区发射特性与二分之三次方定律相距较大，即出现了异常的肖特基效应，电子注质量不理想，为了获得稳定的阴极，科研人员将氧化钪均匀掺杂的钨粉基础上，将发射盐与掺杂钨粉进行混合，然后采用粉末冶金的方法制备了钪钨基压制型阴极。

采用溶胶凝胶和氢气还原法制备氧化钪掺杂钨粉，将氧化钪掺杂钨粉与411铝酸钡盐进行混合， 压制成型后在氢气气氛下烧结获得孔度在20%-25%阴极，在专用电子发射性能测试仪上测试其发射性能。

对烧结后的样品进行表面形貌观察和能谱分析，可以发现阴极的晶粒尺度小于1微 米，阴极具有亚微米结构，在阴极表面有许多四方型的晶体，钨晶粒相互连接，晶体物质中主要包含Sc、O、W三种元素，有学者认为在阴极中存在着Sc₂WO₃O₁₂，Sc₂WO₃O₁₂与Ba反应生成活性物质SC，活性SC在阴极激活过程中起着决定性的作用，这也预示获得Sc₂WO₃O₁₂ 的阴极具有更好的活性，可以有效改善阴极的发射性能。

实验结果表明，钨粉的加入促成了阴极内部活性元素Sc的激活，有利于发射盐与基体元素钨之间反应充分，在激活过程中，活性元素Sc从阴极内部向表面扩散，在表面形成均匀分布的含Sc和O和W的活性层，其发射性能为钡钨阴极的4倍。

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