阴极斑点的大小及分布特征对电极材料的电子发射性能及耐烧蚀性能有着至关重要的影响,因此研究阴极斑点的形成过程和影响因素,对于研究和开发新型电极材料具有重要意义。 本文利用有限元分析软件ANSYS对阴极斑点的形成机制进行了数值模拟。首先,以W-ThO₂电极材料为例,建立有限元模型,对阴极斑点的形成过程进行数值模拟,然后验证阴极的尺寸效应。数值模拟结果表明,阴极斑点的几何特征和分布完全由ThO₂的大小和形貌来决定;随着ThO₂尺寸的减小,阴极材料的电子发射能力得到显著提高。最后将该数值模拟计算方法应用于W-La₂O₃电极和W-CeO₂电极,数值模拟结果较为真实地反映了它们作为电极材料所表现出的各自的优越性。 通过观察模拟结果还发现,阴极斑点表面的温度低于阴极斑点内部温度,从而验证了阴极斑点的“爆炸模型”,模拟结果与实验结果完全一致,表明该建模技术和模拟方法应用于阴极斑点形成过程的研究的合理性和正确性,较好地改进了研究电极材料的方法,为改善电极材料产品性能提供了可靠的新途径。