Kohlenstoffnanoröhren für Feldemissionskathoden
Im Bereich der Telekommunikation nimmt der Bedarf stetig zu und die Zahl der Sendeanlagen am Boden und auf Satelliten vervielfacht sich. Damit den sich für diese Satelliten ergebenden Erfordernissen entsprochen werden kann, diente das CANVAD-Projekt zur Entwicklung von preiswerten und kompakten Verstärkern, die bei höheren Frequenzen (30-100 GHz) funktionieren. Um das zu erreichen, nutzte man bei CANVAD Feldemissionskathoden auf der Grundlage von Kohlenstoffnanoröhren anstelle von thermionischen Kathoden, wie sie bei Mikrowellenröhren verwendet werden. Kohlenstoffnanoröhren sind molekülgroße Röhren aus Graphitkohlenstoff mit interessanten physischen und elektrischen Eigenschaften. Da sie in der Form von kleinen, spitzen Nadeln, die sehr hohe Stromdichten transportieren, gezüchtet werden können, sind diese ein ausgezeichnetes Material für Feldemissionskathoden. Beim Entwicklungsverfahren für den Mikrowellen-Vakuumverstärker berechnete man mithilfe von Dioden- und Triodentestvehikeln die verschiedenen Parameter. Zu diesen berechneten Kenngrößen gehören die Emitter-Grid-Kapazitanz des Kathoden- bzw. Grid-Systems und die Elektronenübergangszeit zwischen der Kathode und dem Grid. Weiterhin wurde der Elektronenausstoß von den CNT-Kathoden in einer RF-Diode bei einer Frequenz von 1,5 GHz und in einer RF-Triode bei 32 GHz gemessen. Zudem untersuchte man die geometrischen Eigenschaften des Ein- und Ausgangshohlraums der 32-GHz-Triode. Die Ergebnisse und die potenzielle Verwendung neuer Röhrchenarten auf der Grundlage von CNT-Kathoden für die Integration in Mikrowellensysteme werden ein technologischer Durchbruch für die Hersteller und Benutzer von Mikrowellentechnik sein.
