[发明专利]一种亚微米结构顶层含钪阴极及其制备方法

权利要求书

1.一种亚微米结构顶层含钪阴极的制备方法，其特征在于：亚微米结构顶层含钪阴极，阴极为上下结构，上层即顶层是由亚微米颗粒构成的氧化钪掺杂难熔金属基的多孔结构，下层是由填充活性物质的基底海绵体构成，其中顶层多孔结构由Sc₂O₃和难熔金属组成，其中Sc₂O₃含量在1-10%wt，其余为难熔金属；下层的基底海绵体是由难熔金属多孔体构成，之后在其孔洞中高温浸渍对阴极发射有利的活性物质；通过焊接的方式将下层结构与顶层多孔结构连接在一起，具体制备技术方案如下：

（1）采用溶胶凝胶的方法制备氧化钪掺杂难熔金属氧化物粉末，以难熔金属铵盐和硝酸钪为原料，分别溶于去离子水配制成水溶液并充分混合，再加入溶有与原料相同重量柠檬酸水溶液，将混合后的溶液放入水浴锅中加热得到淡黄色干凝胶，干凝胶放入干燥柜，在120℃下干燥24h，研磨后置于马弗炉中，加热至600℃煅烧2h；

（2）高温氢气还原制备氧化钪掺杂金属粉末，将步骤（1）煅烧后粉末置于管式氢气还原炉中，在氢气气氛下加热到600℃，保温1小时后继续加热到950℃，保温1小时得到亚微米级氧化钪掺杂难熔金属粉末；

（3）粉末冶金法制备亚微米结构顶层多孔体，将上述步骤（2）还原后的粉末进行压制，端面为光洁平面；将压制坯体置于微波高温烧结炉中，在含氢气8%的氩氢气氛下，25min加热到600℃，之后10min加热到800℃，再加热到1000℃，保温20min后加热到1450℃，保温20min随炉降温至室温得到亚微米结构顶层氧化钪掺杂难熔金属基体；

（4）粉末冶金法制备基底海绵体；对难熔金属粉进行基体压制，将压制坯体进行烧结，烧结温度1450℃~1500℃，制得难熔金属基体；

（5）基底高温浸渍活性物质，对基底的海绵体高温浸渍阴极发射活性盐，最后1200℃保温2h退火处理得到填充活性物质的基底海绵体；

（6）最后采用焊接的方式将顶层与填充活性物质的基底海绵体连接一起，制得上述亚微米结构顶层含钪阴极。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，采用的焊接方法包括钎焊、激光焊。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，高温浸渍的阴极发射活性盐铝酸钡钙盐BaO：CaO:Al₂O₃的摩尔比为4:1:1或5:3:2或6:1:1。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，顶层厚为0.1-0.8mm。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的难熔金属选自W、Mo、Re中的一种或几种。