重稀土合金激光泵浦热电子发射阴极的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及固体激发光源领域，尤其涉及一种重稀土合金激光泵浦热电子发射阴 极。
【背景技术】
[0002] 现有固体激光泵浦发射阴极通常采用钨来制作，为获得高效的热电子发射性能， 通常采用以下两种方案：
[0003] 一、往钨基体中掺入非稀土元素，例如钡、锶、妈，以达到低电子逸出功高发射性能 的目的。
[0004] 其缺陷是：因该类元素密度偏低，与钨原子结合后在使用中后期蒸发与溅射严重， 导致产品早夭。
[0005] 二、用轻稀土与钨原子结合，例如镧、钇等。但由于轻稀土的密度低及晶相介质与 钨原子的六方体形状在烧结时两种晶体不易界内结合，在合金高温收缩变异时，晶体不能 充分熔合，所以成品密度低，只能通过后续热压力锻造来提升密度。但要达到理论密度十分 困难，制造成本高，合格率低。
【发明内容】
[0006]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种加工简单、稀土含量高、 使用寿命长的热电子发射阴极。
[0007] 为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
[0008] 重稀土合金激光泵浦热电子发射阴极，其特征在于，它由掺入有重稀土元素镱的 钨基体制成。
[0009] 作为上述方案的进一步说明，所述阴极中镱的掺入量为2% -10%。
[0010] 实际制备阴极时，包括以下步骤：1)制备钨粉，钨粉中镱元素丰度控制在 2%-10%;2)压制成型，将钨粉压制成方条；3)预烧结，以1200-1400°C的高温预烧结35-50 分钟；4)垂熔烧结；5)旋锻拉丝，将方条拉制成各种规格的钨丝。
[0011] 与现有技术相比，本发明采用高密度重稀土镱，其优势是：
[0012] 一、镱的金相晶粒在高温下或温度适宜时，其相态是二阶与三阶晶相迀移变动，其 特征正好适合与钨原子结合。在高温升迀时，晶粒相态变异，与钨原子结合时随钨原子收 缩，相态熔合为晶体，无须后期再加上一次烧结至理论密度。
[0013] 二、由于各种轻稀土与钨原子无法紧密结合，故，在后期加工锻造时，其丰度受到 变形性能限制，一般稀土含量超过2 %时就无法再加工。所以其由于丰度低而造成工作性能 低，阴极由于耐受高温电子轰击力差而造成早期开裂溅射，产品早夭。本发明一举突破了上 述阴极的缺陷，产品稀土含量可高丰度加入，稀土热电子发射性能充沛。
[0014] 三、利用镱的遇高温相态变异特性、及一次性充分收缩成型密度达最佳理论密度 两项优势，热电子发射性能高，高温轰击的耐受性好，使阴极寿命大幅提升，制造成本大幅 降低，从而节约大量资源与成本。
【具体实施方式】
[0015] 为方便本领域普通技术人员更好地理解本发明的实质，下面对本发明的具体实施 方式进行详细阐述。
[0016] 实施例一
[0017] 实际制备阴极时，包括以下步骤：1)制备钨粉，钨粉中镱元素丰度控制在2%。2) 压制成型，将钨粉压制成方条。3)预烧结，以1200-1400°C的高温预烧结35-50分钟。4)垂 熔烧结。5)旋锻拉丝，将方条拉制成各种规格的钨丝。
[0018] 实施例二
[0019] 本实施例提供的阴极制备方法与实施例一基本一致，区别在于，制备钨粉时，钨粉 中镱元素丰度控制在5%。
[0020] 实施例三
[0021] 本实施例提供的阴极制备方法与实施例一基本一致，区别在于，制备钨粉时，钨粉 中镱元素丰度控制在10%。
[0022] 下面对阴极寿命进行对比测试。其中，编号1、2、3分别代表本发明实施例一到实 施例三制得的阴极，编号4、5分别代表掺非稀土元素阴极和掺轻稀土元素阴极。
[0023] 测试条件：直流正接，电流2040A，燃弧时间20min。用光学分析天平测量实验前后 阴极质量变化。测试结果表1所示。
[0024] 表1.寿命测试结果
【主权项】
1. 重稀土合金激光泵浦热电子发射阴极，其特征在于，它由掺入有重稀土元素镱的钨 基体制成。
2. 根据权利要求1所述的重稀土合金激光泵浦热电子发射阴极，其特征在于，所述阴 极中镱的掺入量为2% -10%。
3. 根据权利要求1所述的重稀土合金激光泵浦热电子发射阴极，其特征在于，所述阴 极中镱的掺入量为2% -5%。
4. 根据权利要求1所述的重稀土合金激光泵浦热电子发射阴极，其特征在于，所述阴 极中镱的掺入量为5% -10%。
5. 根据权利要求1所述的重稀土合金激光泵浦热电子发射阴极，其特征在于，实际制 备阴极时，包括以下步骤：1)制备钨粉，钨粉中镱元素丰度控制在2%-10% ;2)压制成型， 将钨粉压制成方条；3)预烧结，以1200-1400°C的高温预烧结35-50分钟；4)垂熔烧结；5) 旋锻拉丝，将方条拉制成各种规格的钨丝。
【专利摘要】本发明公开一种重稀土合金激光泵浦热电子发射阴极，其特征在于，它由掺入有重稀土元素镱的钨基体制成。本发明利用镱的金相晶粒在高温下或温度适宜时，其相态是二阶与三阶晶相迁移变动，其特征正好适合与钨原子结合。在高温升迁时，晶粒相态变异，与钨原子结合时随钨原子收缩，相态熔合为晶体，无须后期再加上一次烧结至理论密度，加工工艺简单。同时，制得的阴极热电子发射性能高，高温轰击的耐受性好，使阴极寿命大幅提升，制造成本大幅降低，从而节约大量资源与成本。
【IPC分类】B22F3-16, C22C27-04, H01J1-146
【公开号】CN104733268
【申请号】CN201510053073
【发明人】朱惠冲
【申请人】朱惠冲
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年1月30日