课题基金 / 基金详情

碳化硅-石墨复合阴极的可控制备及原位碳化硅改善强流发射特性的机理研究

批准号:
11705281
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
陈兴宇
学科分类:
高能量密度物理
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
万红、张为军、刘卓峰、毛海军、华叶、颜廷楠、汪丰麟、曾雄

项目摘要

结项摘要

项目成果

陈兴宇的其他基金

相似基金

相关文献

中文摘要
高功率微波的实用化进程迫切需要开发束流密度大、发射阈值低、等离子体膨胀速度慢且寿命长的新型阴极。项目基于石墨阴极中引入碳化硅可显著提高电子发射性能和微波脉冲宽度的发现,围绕碳化硅-石墨复合阴极的制备和强流发射特性开展相关研究。项目将借助工艺调控和微观分析手段,采用气相渗透法原位制备多种形态(颗粒/纳米线及其尺寸/取向/分布等)的碳化硅-石墨复合阴极,阐明碳化硅的原位生长机制并解决其在石墨阴极坯体上的可控生长问题;通过对阴极材料物理特性、微观状态、电子发射特性的分析,阐明碳化硅材料自身的特性与强流发射性能的内在联系,明确碳化硅在强流发射中的作用,揭示碳化硅显著提高强流发射性能和微波产生特性的内在机制;通过考察不同重复频率下的运行情况,评估复合阴极的寿命并明确碳化硅对复合阴极束流品质及重频运行特性的影响。项目的实施将为基于碳化硅的强流阴极在高功率微波等领域的应用提供理论支撑。
英文摘要
The practical process of high power microwave urgently needs to develop new cathodes with high current density, low emission threshold, slow plasma expansion velocity and long lifetime. Based on a new idea that the introduction of SiC in graphite cathode can significantly improve electron emission performance and microwave pulse width, the project will study the preparation and intense electron emission properties of SiC-graphite cathode. Firstly, the SiC-based cathodes with various forms (particles/nanowires and their size/orientation/distribution, etc.) will be developed by Chemical Vapor Infiltration (CVI), and the in-situ growth mechanism of SiC will be elucidated and its controllable growth problems on the graphite surface will be solved with the help of processes control and microscopic analysis method. Secondly, the physical properties, microstructures and electron emission characteristics of the cathode materials will be analyzed to clarify the intrinsic relationship between the properties of the SiC material and the intense electron emission characteristics, and the role of the SiC in the intense electron emission and the inherent mechanism of determining the emission characteristics of the SiC-based cathodes. Thirdly, by testing the operation of the cathode at different repetition frequencies, the lifetime of the cathode will be evaluated, and the effect of the SiC on the quality of electron beam as well as the operating characteristics at repetitively frequencies of the SiC-based cathode will be clarified. The implementation of the project will provide theoretical guidance for the application of SiC-based cathodes in high power microwave and other fields.
本项目通过对碳化硅-石墨复合阴极的系统研究,尤其是针对碳化硅颗粒/纳米线的原位生长机制及其爆炸电子发射性能的深入研究,取得了一系列重要结论和研究成果,完成了预期研究目标。针对石墨阴极存在易释气、易造成系统碳污染等缺点,选用SiC以及TiC和TaC三种不同成分的碳化物对石墨阴极进行表面改性,且通过控制改性工艺得到不同微观形貌的碳化物改性石墨阴极,阐明了碳化物改性石墨阴极表面材料成分及微观形貌对阴极爆炸发射性能的影响规律;采用化学气相渗透法(CVI)实现了不同形貌SiC改性石墨材料的可控制备,通过调整CO气体浓度(或分压)可控制SiC晶体在石墨基体表面生长形态,调整反应温度可控制SiC晶须长短、疏密和SiC颗粒大小,降低系统总压,或者降低反应温度,均有利于增大SiC渗入石墨基体的深度;阐明了碳化硅-石墨复合阴极的强流电子发射机理及碳化硅在爆炸电子发射中的作用以及碳化硅的形态对复合阴极束流品质及重频运行特性的影响,多次脉冲发射后碳化物改性石墨阴极刀口外边缘表面的碳化物被明显消耗,但石墨基体内部数十甚至上百微米的范围内也存在较多碳化物,因此在脉冲发射次数不断增多的情况下,即使阴极表面的碳化物被完全消耗,石墨基体内部的碳化物也会裸露出来继续参与强流电子发射,从而维持碳化物改性石墨阴极强流电子发射的稳定性。本项目研制的碳化硅-石墨阴极具有束流密度大,寿命长的特点,为其在高功率微波、强流电子束加速器等领域的应用奠定了坚实的基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.1007/s10854-020-04277-8
发表时间: 2020-08
期刊: Journal of Materials Science: Materials in Electronics
影响因子: --
作者: [Yan Tingnan, Chen Xingyu, Zhang Weijun, Wang Fenglin, Liu Zhuofeng, Zhang Kaili]
通讯作者: Zhang Kaili
DOI: --
发表时间: 2019
期刊: 材料导报
影响因子: --
作者: [胡厅, 万红, 华叶, 龚瑾瑜, 陈兴宇]
通讯作者: 陈兴宇
DOI: 10.1007/s10853-018-3016-7
发表时间: 2018-10
期刊: Journal of Materials Science
影响因子: 4.5
作者: [Ye Hua, Shuxin Bai, Hong Wan, Xingyu Chen, Ting Hu, Jinyu Gong]
通讯作者: Jinyu Gong
Low temperature sintering and characterization of La2O3-B2O3-CaO glass-ceramic/LaBO3 composites for LTCC application
用于 LTCC 应用的 La2O3-B2O3-CaO 玻璃陶瓷/LaBO3 复合材料的低温烧结和表征
DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2020.02.001
发表时间: 2020-06-01
期刊: JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY
影响因子: 5.7
作者: [Wang, Fenglin, Zhang, Weijun, Bai, Shuxin]
通讯作者: Bai, Shuxin
6
    面向LTCC 无源集成的内埋电容准同质材料体系构建与应用基础研究
    基于硼酸镧微晶玻璃结构开放性和析晶特性的低温共烧陶瓷及其低损耗机理研究
    国内基金
    海外基金