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爆炸发射阴极作为可以提供极高电流密度和极大电流强度的冷阴极,是电子束源的核心组成部分,很大程度上决定了电子发射特性。碳纳米管（CNTs）具有长径比大,增强因子高等优点,是重要的爆炸阴极发射材料体系。但碳纳米管也存在延迟时间长,稳定性不足等问题。基于局部场强增强理论,本文尝试将介质陶瓷与碳纳米管进行复合构建了碳纳米管/陶瓷“混合阴极”和“界面阴极”,研究了不同介质材料和阴极结构对复合阴极电子发射特性的影响。论文采用干压法制备了碳纳米管/Al2O3和碳纳米管/BaTiO3陶瓷混合爆炸阴极。随着碳纳米管体积比从10vol%增加到25vol%,碳纳米管/BaTiO3混合阴极发射电流密度从7.10 kA/cm2提高到17.04 kA/cm2;此外,结果表明碳纳米管/Al2O3混合阴极单次发射特性与碳纳米管/BaTiO3阴极相似,但重频稳定性好于碳纳米管/BaTiO3阴极。经过1000次发射试验后,碳纳米管/Al2O3混合阴极电流密度没有明显下降,表现出良好的寿命特性;发射过程中,混合阴极边缘烧蚀明显,碳纳米管烧蚀是影响阴极寿命的重要原因。论文通过涂覆工艺制备了不同碳纳米管比例和不同陶瓷基底的界面爆炸阴极。结果表明随着碳纳米管质量比从5wt%提高到35 wt%,碳纳米管/BaTiO3阴极电流密度从42.5kA/cm2增大到106.5 kA/cm2后又降低到89.6 kA/cm2;此外,研究表明10wt%的碳纳米管/BaTiO3阴极单次发射性能稍好于碳纳米管/Al2O3阴极:电流密度达到84.69kA/cm2,延迟时间仅为5ns,但碳纳米管/Al2O3界面爆炸阴极重频稳定性好于碳纳米管/BaTiO3阴极;采用多层结构的界面阴极其发射重复性好于单层阴极,当发射频率从5Hz提高到20Hz,电流波形没有出现明显的拐点,波形前沿更快,波动更小;经过1800次发射试验,多层界面阴极电流密度没有明显衰减,呈现出良好的寿命特性;碳纳米管烧蚀和厚膜脱落是影响阴极寿命的重要原因。