1 中国科学院电工研究所,北京 100190
2 中国科学院大学,北京 100049
目前,国产大功率端窗X射线管存在束流和功率小于设计值的问题。从热电子发射理论和空间电荷受限发射理论出发,对大功率端窗X射线管的束流进行优化研究。在理论仿真中,计算两种理论模型下的电子束轨迹、束流大小和靶面焦斑。计算分析表明,现有问题主要是灯丝附近的电势分布不合理造成的。基于这一分析,对现有结构提出两种优化方案:一种不改变现有结构仅通过改变灯丝电势来克服灯丝附近的空间电荷效应;另一种通过改变灯丝位置来使灯丝附近的加速电压分布更加合理。基于这两种优化方案,再次进行仿真计算,计算结果显示,两种方案可以有效提高现有大功率X射线管的束流。最后设计了验证性实验,测得了该结构在额定最大灯丝电流下的温度限制束流大小,并验证了仿真计算的准确性,同时也验证了提出的两种优化方案的可行性。
X射线源 空间电荷限制 热电子发射 性能优化 光学学报
2023, 43(22): 2234001
Author Affiliations
Abstract
1 University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna, Department of Bionanosciences, Muthgasse 11, 1190 Vienna, Austria
2 University of Vienna, Department of Physical Chemistry, Währinger Straße 42, 1090 Vienna, Austria
A silver microelectrode with a diameter of 30 µm in an aqueous K2SO4 electrolyte was irradiated with 55 fs and 213 fs laser pulses. This caused the emission of electrons which transiently charged the electrochemical double layer. The two applied pulse durations were significantly shorter than the electron-phonon relaxation time. The laser pulse durations had negligible impact on the emitted charge, which is incompatible with multiphoton emission. On the other hand, the observed dependence of emitted charge on laser fluence and electrode potential supports the thermionic emission mechanism.
hot electron emission femtosecond laser laser electrochemistry silver electrode Opto-Electronic Advances
2023, 6(6): 220170
强激光与粒子束
2023, 35(3): 034005
强激光与粒子束
2020, 32(7): 075002
在微通道板输出端镀制一层逸出功更高的金属膜以覆盖原有的镍铬电极,从而减小微通道板输出电子的动能以及在荧光屏上的弥散,提高微通道板的分辨力.实验结果表明,在微通道板的输出端镀制一层20 nm厚的银层(逸出功为4.3 eV)后,微光像增强器的分辨力从60 lp/mm提高到64 lp/mm,提高了6.6%;而镀制一层20 nm厚的铂层(逸出功为6.4 eV)后,超二代像增强器的分辨力从60 lp/mm提高到68 lp/mm,提高13%.在分辨力提高的同时,微通道板的增益会下降,镀银和镀铂后的微通道板,增益分别下降到原有值的74%和33%.金属膜的逸出功越高,分辨力提高的百分比越高,增益下降的百分比也越高.所以采用该方法来提高微通道板分辨力时,需要采用高增益的微通道板,从而使微通道板的增益下降以后仍能满足使用要求.
微通道板 像增强器 分辨力 逸出功 二次电子发射系数 原子层沉积 Microchannel plate Image intensifier Resolution Work function Secondary electron emission yield Atomic layer deposition 光子学报
2019, 48(12): 1223002
1 郑州师范学院 物理系, 郑州 450044
2 郑州大学 物理工程学院 材料物理教育部重点实验室, 郑州 450052
利用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD), 在镀金属钛的纯平陶瓷衬底上制备出一层微米量级的类球状金刚石聚晶颗粒碳膜。通过拉曼光谱仪、X射线衍射仪分析了碳膜的成分, 通过扫描电子显微镜观察了碳膜的外部形貌。最后利用场发射的二级结构装置测试了碳膜的场发射性能。讨论了金刚石聚晶碳膜的场发射机理, 得出碳膜场发射性能优异的原因是金刚石聚晶碳膜表面存在强大的场增强现象。
场致电子发射 金刚石聚晶碳膜 MPCVD MPCVD field electron emission diamond polycrystalline carbon film
1 西北核技术研究所 高功率微波技术重点实验室,陕西 西安 710024
2 上海交通大学 物理与天文学院,上海 200240
探索提高真空击穿阈值的方法,对脉冲功率技术的发展和应用具有重要意义。在金属表面电子发射理论分析的基础上,采用有限元法计算电极表面电场随二极管电压的变化规律,设计实验系统,并开展实验研究。实验对比钛合金TC4阴极在不同表面粗糙度下真空击穿阈值,实验表明,当阴极表面粗糙度(轮廓最大高度Rz)分别为26.13?m,10.41?m,6.75?m,1.12?m,0.13?m时,击穿阈值分别为306?kV/cm,345?kV/cm,358?kV/cm,392?kV/cm,428?kV/cm。当Rz由26.13?m减小至0.13?m时,击穿阈值提高39%。金属表面击穿阈值随Rz减小而提高,减小金属表面的Rz,是提高真空击穿阈值的有效方法。
场致爆炸电子发射 表面粗糙度 真空击穿阈值 field-induced explosive electron emission surface roughness vacuum breakdown threshold 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(1): 174
1 金陵科技学院 电子信息工程学院, 南京 211169
2 中原工学院 电子信息学院, 郑州 450007
应用带保护气进行烧结的方法, 制作了一种双半导体底层碳纳米管薄膜阴极.利用烧结的银浆形成条形银电极, 在条形银电极表面制作了具有相同宽度且平行排列的ZnO掺杂底层和TiO2掺杂底层, 在掺杂底层上面制备了碳纳米管膜层.由于保护气的防氧化屏蔽, 碳纳米管膜层中的碳纳米管未受损害, ZnO粒子和TiO2粒子也在烧结过程中得到了很好地保护, 双半导体底层碳纳米管薄膜阴极获得更优的电子发射特性, 且电子发射稳定性也得到有效增强.与普通条形银电极碳纳米管阴极相比, 双半导体底层碳纳米管薄膜阴极能够将开启电场从2.09 V/μm降低到1.91 V/μm, 将最大电子发射电流从1 653.5 μA提高到2 672.9 μA.在2.69 V/μm电场作用下, 普通条形银电极碳纳米管阴极的电子发射电流仅为421.1 μA, 而双半导体底层碳纳米管薄膜阴极的电子发射电流能够达到723.5 μA.从发射电流稳定性实验曲线可以看出, 双半导体底层碳纳米管薄膜阴极实现了稳定的电子发射, 表明ZnO掺杂底层和TiO2掺杂底层能够应用于真空环境.利用数码相机获得了具有良好质量的发射图像, 验证了双半导体底层碳纳米管薄膜阴极制作的可行性和适用性.
薄膜阴极 掺杂底层 烧结 丝网印刷 电子发射 Film cathode Blending underlayer Sintering Screen-printing Electron emission
西安交通大学 电子物理与器件教育部重点实验室, 西安 710049
为了简便快捷地计算微波击穿电场, 依据电子扩散模型的基本理论, 结合气体放电的基本参量, 应用特征扩散长度的概念, 给出了适合于规则结构微波部件的击穿电场的计算方法。为避免各种气体参数的不确定性对计算准确度的影响, 对等效直流电场与特征扩散长度之间的实验关系进行了拟合, 并根据等效直流电场的定义, 得出了一个适用于较高气压范围的击穿电场计算表达式。为了将该计算表达式扩展到更低的气压范围, 综合考虑了电子扩散模型和基于二次电子发射现象的真空微放电机理, 引入了一个合理形式的等效扩散长度, 进一步给出了适合于更广气压范围的微波击穿电场的计算表达式, 计算结果更符合A.D.Macdonald的实验结果。
微波击穿 等效扩散长度 特征扩散长度 气体放电 微波 二次电子发射 microwave breakdown equivalent diffusion length characteristic diffusion length gas discharge microwave secondary electron emission 强激光与粒子束
2018, 30(11): 113001