一种新材料栅网制备工艺及抑制栅发射机理研究

栅控脉冲行波管作为一种高功率源，由于可以实现大占空比、大峰值功率而越来越受到军事领域的重视。栅发射是制约栅控脉冲行波管使用寿命和性能的重要因素。研究新材料的栅极、栅极制备工艺以及抑制栅发射的机理，对于提高栅控行波管的性能具有重要的意义。铪由于具有高逸出功、低二次电子发射系数而成为栅极的理想材料。本课题将在前期栅网表面改性抑制栅发射并取得成功应用的基础上，研制新型铪材料栅网并对其抑制栅发射的机理进行研究。将在X射线织构分析的基础上，揭示铪栅网冷冲成形及退火过程中的表面成分和相结构的变化，以及在电子枪内不同工作温度下的形变机制、织构演变规律、形变机制与初始织构的关系等，采用宏观电子发射测试和微观表面分析方法，深入研究和分析铪栅网抑制栅电子发射的原理及其失效机制。这些研究方法与研究结果，将为研制新的长寿命、高可靠无截获栅控脉冲行波管提供有益的理论和技术支持，为我国空间行波管技术及国防建设作贡献。

针对栅控脉冲行波管栅极电子发射现象，采用金属Hf替代常规栅网材料金属Mo来加工制备栅网。经工艺分析及计算，设计了落料、拉伸复合模具，完成了Hf栅网毛坯的制备。采用电火花加工技术成功制备出成形的Hf栅网，并对栅网清洗、抛光等后处理工艺进行了研究。利用离子束辅助沉积技术在Ba-W阴极表面上分别沉积金属Mo膜和Hf膜，以模拟栅控行波管中钼栅极和铪栅极表面吸附阴极蒸发物质时的表面状态。测试了这两种栅极表面“热电子发射”能力和“二次电子发射”系数，研究分析了其表面微观结构、元素成分及逸出功的变化，对Hf栅网有利于抑制栅极发射的机理进行了探讨。