重复频率爆炸发射阴极现状及展望

总结。指出了以探索新型材料以及对结构进行改进的方式实现重复频率发射阴极。基于此研究项目，将六硼化镧作为EEC的材料，提出能够更好地适应“单焦斑”多幅闪光照相相关工业的冷饮机二极管（Industrial Coax Diode）新型的阴极结构，即轮辐状金属-铁电陶瓷（Ferroelectric Ceramics）复合阴极，并展望了其发展的前景。

关键词：重复频率爆炸发射阴极 六硼化镧 新型复合阴极结构

中图分类号：O462 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（c）-0222-01

以工业的冷阴极二极管对重复频率闪光照相进行实现的方式非常多，其中，“单焦斑”的方式可以避免视觉差异，在一些与精密的物理实验相似的特殊场合中更为适用，但是阴极重复频率发射的频率也极大地受到其发射能力的限制。纯粹的电子发射阴极重复频率较高，发射流的强度却非常小。为促进“单焦斑”促发高重复心律闪相技术的继续研究，文章以对阴极电子发射极致的论述为基础，对阴极重复频率发射的影响因素进行分析，综合阐述了EEC重复频率当前特性的研究状况，提出了相关的新型材料和结构，同时展望其发展的前景。

1 物理机制角度谈爆炸发射与绝缘恢复

等离子体的阴极最大程度上能够提供数十加的电流，其分类为主动与被动。主动是指等离子体的阴极在主脉冲的作用下进行产生，被动是指触发脉冲先于主脉冲加载而提前进行等离子体阴极的产生。爆炸的机制也可以分成两种：

（1）尖端场的增强和引发。此类机制中最为典型的是金属和石墨等物质。主脉冲进行作用激发阴极表面强大的电场，通过表面的颗粒物质以及晶须等形成了数以千计的电场畸变，对气体进行解体和再吸附过程，或进行对杂志的直接穿透作用，等离子体的发射电流由此产生。进而在电场继续增强的背景下，发射面积极大的增强。

（2）沿面的闪络和引发。该引发机制包括尖端场的增强引发机制和金属、真空、介质三点一线协同引发两方面。增强引发包括尼龙、腈纶等。三点引发则包括铁电体、陶瓷等阴极。在较低的阈值之下，大量三相点产生了阴极表面的闪络并迅速形成等离子群。在高温和脉冲的作用下，产生发射电流并扩散。示意图如图1。

经过该循环过程，阴极表面的温度急速下降。但内质的高温会增加电离子的穿透率，引发新一次的爆炸发射。

2 对重复频率爆炸发射阴极现状的阐述和分析

重复频率的强流电子束实现的核心就是拥有重复频率发射能力的阴极，这是迫切需要解决的关键性问题。国内外专家学者都在对EEC的该特性展开积极的研究，并取得了可观的成果。最主要的有以下几点。

（1）金属的阵列阴极。平面金属的阴极的νp较快，发射不均。阵列的阴极发射率较均匀，与之也较小。在闪光X光机的激发下重复率低于1赫兹。

（2）复合性阴极纤维介电。该介电阴极和复合阴极的发展前景非常远，也是近些年的研究焦点。但是其表面积过大，更多的气体和杂质会被吸收进来，应该加以对材料进行改良的辅助，对吸附功能弱化以提升其发射能力，纤维的爆炸发射示便完成。

3 对EEC的探讨和展望

当前，对EEC的研究基本处在均匀电场环境下的发射，其特性较为连续，频率低，是浅层次的研究。对于闪相的运用和阴极的高频促发研究非常少，而恰恰这类物理的发射过程是研究等离子体扩展的关键问题。对不易于蒸发的材料的寻求是实现高重复频率的发射阴极最为重要的技术支撑。在高温下，对高能的离子和电子的轰击抗击能力非常大，蒸汽的压力是已发现的材料中最低的物质。

另外，要提升发射的均匀度，以实现EEC高重复频率，三点引发的机制最为适合。同时，简化真空处理的过程，加之稳定的化学特性材料，可以避免高温下的保护步骤。在电压的脉冲飞升过程中，确定发射点的初始位置。迅速引发独立数量的等离子体点相聚和，最终实现高重复频率的发射能力。引进对该机制的研究成果能够获得良好的发展前景。

4 结语

随着科技革命的推动和当前强电流光束技术的迅速发展，其市场的应用和需求也迅速增大。在当前的脉冲功率技术的领域中，重复频率强流电子束成为了重要的研究方向之一，其涵盖最为关键的、需要迫切解决的问题是重复频率电子发射能力爆炸的发射阴极。当前固有的阴极并不能更好地满足对其应用的需要，遏制着其继续发展。通过对新材料的探索和结构的研究，能够更加合理地对结构进行设计，设计出更加均匀的爆炸发射机制，促进这门新科技不断发展。

参考文献

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