1903年,一个偶然的机会,Wehnelt.A发现高温下当铂丝上粘有碱土金属氧化物时,发射电流大大增加,这就是氧化物阴极的起点。因氧化物阴极具有工作温度低,发射电流大,工作稳定且寿命长等优点,自上世纪40年代开始在国防通讯领域得到普遍应用,国外70年代开始将氧化物阴极用于产生等离子体,而国内目前还没有装置应用大面积氧化物阴极放电或从事相关研究。LMP装置设计完成了国内唯一的大面积旁热式氧化物阴极等体源,当其工作在6500C～1000℃C时,能获得较大的发射电流(3～lOA/cm2),且发射均匀、稳定、无噪声、可变范围大,能在较弱的磁场下产生较高的密度(1010～1013/cm3),是研究磁场重联和其他等离子体物理的一个理想等离子体源。首先,本文给出了阴极主要部件的详细设计参数和材料性质,整套设备在1000℃C高温下能长时间稳定工作,实现了工程指标。每个部件都经过精心设计,使整套设备安装空间尽可能小,这样就保证了阴极在线性磁化装置上的顺利安装,并通过模拟等手段,保证了加热效率最大化。其次,作者通过摸索和实验研究,完成了发射浆的配制、碾磨、基金属的处理、阴极的喷涂、激活和意外处理等一整套工艺流程,并实现了氧化物阴极大电流稳定放电。通过不同放电位形比较,寻找氧化物阴极最佳放电位形,并通过改变阴极温度、气压、放电电压、轴向磁场、放电脉宽、放电频率等,了解氧化物阴极发射性质,并对氧化物阴极放电常见现象进行解释。在氧化物阴极脉冲放电条件下,通过离子声波的朗道阻尼估算出了氧化物阴极放电离子温度约0.25eVo氧化物阴极放电还可以实现阴极阳极间距2m,使等离子体携带几百安培电流来满足不同用途放电需要,如此时就可以激发静电离子回旋不稳定性(EICI)和阿尔芬波等。最后,通过改变粉末发射材料配方,加入一些还原或催化物质,来制造新型氧化物阴极。经过研究发现当加入5%～8%的Sc203后可以将阴极的发射能力提高2～3倍,这是氧化物阴极等离子体源第一次通过这么简单的方法将阴极发射能力提高到与六硼化镧相当。新阴极对其它材料和温度没有特殊要求,这使我们的氧化物阴极成为长脉宽放电(>lms)发射能力最强的等离子体源。