CN101630621B - 无抽气管磁控管芯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无抽气管磁控管芯，属于磁控管技术领域。该磁控管芯包括阳极组件、分布于阳极组件两端的输出组件、输入组件和设置于阳极组件内的磁极；阳极组件主要由阳极筒、分布在阳极筒内部的阳极叶片和固定在阳极叶片上的天线构成，输入组件主要由阴极、输入管壳、输入陶瓷环和阴极引线端子彼此密封联接而成；输出组件主要由依次密封联接的封头、输出陶瓷环和输出管壳构成，封头与输出陶瓷环之间设有可作为抽气通道的结构间隙，结构间隙密封填有焊料，天线一端与封头密封联接。该磁控管芯改变了传统磁控管芯的抽真空结构，可放置在现有真空炉内进行抽真空、加热除气和密封焊接，从而使磁控管芯内具有更高的真空度。

Description

无抽气管磁控管芯

技术领域

本发明涉及一种磁控管芯，尤其涉及一种磁控管芯的抽真空结构，属于磁控管技术领域。

背景技术

磁控管是一种由恒定电场和恒定磁场转变为微波功率的真空电子器件，目前使用量最大的是微波炉磁控管。磁控管的核心部件是磁控管芯，常见磁控管芯的结构如图1、图2所示，它由分布于阳极组件两端的输出组件、输入组件和设置于阳极组件内的磁极1构成；其中阳极组件主要由阳极筒2、分布在阳极筒2内部的阳极叶片3和固定在阳极叶片3上的天线4构成，输出组件主要由依次密封联接的输出管壳7、输出陶瓷环6和作为抽气口的抽气管5构成，输入组件主要由依次密封联接的阴极8、输入管壳9、输入陶瓷环10和阴极引线端子11构成，天线4一端伸入到抽气管5中。

磁控管芯内部的真空度是影响磁控管芯质量的重要指标，当达不到规定真空度的磁控管工作时，阴极发射的电子在飞向阳极过程中会与残余气体碰撞，消耗电子能力，同时残余气体电离后产生的正负离子也将影响阴极发射电子的有序群聚，从而降低磁控管的功率和稳定性。为保证磁控管能正常、可靠的工作，目前对磁控管芯内部都要进行抽真空、加热除气、阴极处理和密封焊接的生产工艺(以下简称抽除封工艺)处理，以使磁控管芯内部气体压强达到10^-5pa数量级。图1中所示磁控管芯的抽气管5就是为现有磁控管芯进行抽除封工艺而专门设计的抽气通道。现有磁控管芯的抽除封工艺主要有：将通过管道连接真空泵的抽气接嘴与抽气管5密封联接后可对磁控管芯抽真空；在抽真空的同时对磁控管芯烘烤加热以除去磁控管芯各部分材料中内含的气体和表面水蒸气(一般利用阴极和阳极通电从管芯内部进行烘烤或用辐射加热器从管芯外部进行烘烤，管芯内部通常还设有吸气剂)；在抽真空和加热除气结束后，如图2所示，在抽气管5靠近天线4一端的根部用冷焊钳剪断抽气管5，并使抽气管5被剪断处与天线4一端压紧在一起形成密封联接，最终使磁控管芯内部密封成真空状态。

由于现有磁控管芯在抽真空时，从真空泵到磁控管芯内部要经过多级管道、抽气接嘴和内径细而长的抽气管5，因此从真空泵到磁控管芯会产生较大的压强差，从而使磁控管芯内真空度达不到要求(气体压强达不到10^-5pa数量级)。例如，设定现有磁控管芯抽气管5的长度(1)为60mm，抽气管5的内径(d)为7mm，其他管道都不考虑的情况下只计算设于磁控管芯和真空泵之间的管道二端的压强差如下：

管道二端的压强差为P1-P2(P1是磁控管芯一端压强、P2是真空泵一端压强)，流量Q＝Cx(P1-P2)(单位为Pa.L/S)，C(分子流短圆管的流导)＝12.1d k/l；K(克劳率系数)按上述抽气管5尺寸比选为0.85，则C＝12.1×0.7×0.85/6＝0.59，设定真空泵一端压强为P2＝1×10^-5pa，设定真空泵的抽速为1300L/S，以每台真空泵抽50只管芯为例，每只磁控管芯的平均抽速为26L/S，则26×1×10^{- 5}＝0.59×(P1-P2)，则P1-P2＝44.1×10^-5Pa。可见真空泵和磁控管芯的真空度相差接近1.5个数量级，如再加上管道的其他部分影响，其压强差应在1.5个数量级以上。

综上所述，现有磁控管芯的抽真空结构及其相应的抽除封工艺难以达到磁控管芯内部的高真空度要求，从而影响磁控管芯的质量。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种具有独特抽真空结构的无抽气管磁控管芯，该无抽气管磁控管芯采用现有真空炉进行抽除封工艺生产后能够将磁控管芯内部的真空度提高近一个数量级，从而大幅提高磁控管芯的质量。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种无抽气管磁控管芯，包括阳极组件、分布于阳极组件两端的输出组件、输入组件和设置于阳极组件内的磁极；所述阳极组件主要由阳极筒、分布在阳极筒内部的阳极叶片和固定在阳极叶片上的天线构成，所述输入组件主要由依次密封联接的阴极、输入管壳、输入陶瓷环和阴极引线端子构成；改进是，所述输出组件主要由依次密封联接的输出管壳、输出陶瓷环和封头构成并形成有结构间隙，所述结构间隙填有焊料，所述天线一端与封头密封联接；当所述磁控管芯抽真空时，所述结构间隙与焊料之间留有抽气通道；当所述磁控管芯密封焊接时，所述焊料充满密封结构间隙。

本发明的无抽气管磁控管芯在进行抽除封工艺前，结构间隙处填充的焊料尚未溶化，结构间隙尚未被密封，磁控管芯内部通过结构间隙作为抽气通道与外部相通。进行抽除封工艺时，先将结构间隙尚未被密封的无抽气管磁控管芯放置在现有真空炉内，将阴极引线端子与外电源连接，并将阳极筒接地，再将真空炉上直接与真空泵连接的真空阀门打开并对真空炉抽真空，这样真空炉的真空度即与真空泵抽口的真空度基本相同；抽真空同时，在真空炉内对无抽气管磁控管芯进行加热除气、阴极处理等工艺过程完成后，最后密封焊接，焊料溶化将结构间隙充满密封。由于真空炉的真空度很高，因此抽真空时，与真空炉相通的无抽气管磁控管芯内部可达到与真空炉一样的高真空度。又由于无抽气管磁控管芯在真空炉被全面加热，整个无抽气管磁控管芯的所有部分都能达到高温，因此可使整个无抽气管磁控管芯的所有部分都能进行除气，从而可进一步保证无抽气管磁控管芯所达到的高真空度。

本发明的无抽气管磁控管芯相比现有磁控管芯，通过输出组件形成独特的结构间隙取代现有的抽气管来作为抽气通道，从而构成无抽气管的抽真空结构，并巧妙利用现有真空炉对无抽气管磁控管芯进行抽除封工艺，杜绝了现有磁控管芯抽真空时磁控管芯内部与真空泵之间产生的真空度差，从而使本发明的无抽气管磁控管芯内部达到更高的真空度。

上述技术方案的改进之一是：所述结构间隙是封头底端面与输出陶瓷环出口端面之间形成的第一环缝，所述天线一端与封头密封联接。

上述技术方案的改进之二是：所述输出陶瓷环出口端固接有顶端敞口的扼流壳体，所述结构间隙是封头与所述扼流壳体的顶端面之间形成的第二环缝，所述天线一端与封头密封联接。

上述技术方案的改进之三是：所述输出陶瓷环出口端还固接有扼流壳体，所述扼流壳体上开设第一孔，所述结构间隙是封头与扼流壳体台阶侧面之间形成的第三环缝，所述天线一端与扼流壳体密封联接。

上述技术方案的改进之四是：所述输出陶瓷环出口端还固接有扼流壳体，所述扼流壳体上开设第二孔，所述结构间隙是封头与第二孔之间的夹缝，所述天线一端与扼流壳体密封联接。

上述技术方案的进一步改进之一是：所述天线一端外径缩小并穿过封头的顶部。

上述技术方案的进一步改进之二是：所述天线一端伸入封头内并靠近封头的顶部。

上述技术方案的再进一步改进是：所述封头制成顶部封闭的倒T形壳体，其垂直段制有紧贴在天线一端上的内凹。

上述技术方案的更进一步改进是：所述封头顶部内填有将天线一端与封头密封联接的第二焊料。

上述技术方案的又进一步改进之一是：所述封头是锥形。

上述技术方案的又进一步改进之二是：所述扼流壳体是倒T形。

上述技术方案的又进一步改进之三是：所述扼流壳体是顶部敞口的倒T细长形，其顶部敞口收拢后紧包在天线一端上。

上述技术方案的又进一步改进之四是：所述扼流壳体是顶部封闭的倒T形，其顶部内填有将天线一端与扼流壳体密封联接的第三焊料。

附图说明

下面结合附图对本发明的作进一步说明。

图1是现有磁控管芯抽真空时的结构示意图。

图2是现有磁控管芯抽真空后的结构示意图。

图3是本发明实施例一无抽气管磁控管芯的结构示意图。

图4是图3无抽气管磁控管芯的输出组件在抽除封前的局部结构示意图。

图5是图3无抽气管磁控管芯的输出组件在抽除封时的局部结构示意图。

图6是本发明实施例二无抽气管磁控管芯的输出组件的局部结构示意图。

图7是本发明实施例三无抽气管磁控管芯的输出组件的局部结构示意图。

图8是本发明实施例四无抽气管磁控管芯的输出组件的局部结构示意图。

图9是本发明实施例五无抽气管磁控管芯的输出组件的局部结构示意图。

图10是本发明实施例六无抽气管磁控管芯的输出组件的局部结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的无抽气管磁控管芯如图3所示，包括阳极组件、分布于阳极组件两端的输出组件、输入组件和设置于阳极组件内的磁极1。阳极组件主要由阳极筒2、分布在阳极筒2内部的阳极叶片3和固定在阳极叶片3上的天线4构成。输入组件主要由阴极8、输入管壳9、输入陶瓷环10和阴极引线端子11彼此密封联接而成。输出组件主要由依次密封联接的输出管壳7、输出陶瓷环6和锥形封头12构成并形成有结构间隙。天线4一端外径缩小并穿过封头12的顶部。

本实施例的无抽气管磁控管芯在抽真空前结构如图4所示，结构间隙是封头12底端面与输出陶瓷环6的端面之间形成的第一环缝13，在第一环缝13处填有焊料14，在封头12顶部内还填有第二焊料15。此时焊料14和第二焊料15尚未熔化，可将封头12撑住而使第一环缝13与焊料14之间留有抽气通道。

将本实施例的无抽气管磁控管芯放入现有真空炉进行抽除封工艺生产，真空炉一面被真空泵抽真空，另一面同时在真空炉内对无抽气管磁控管芯逐步加热除气，随着真空炉逐渐达到真空泵的真空度，无抽气管磁控管芯也逐渐达到真空泵的真空度，随着无抽气管磁控管芯温度上升到使焊料14和第二焊料15的熔化温度，焊料14和第二焊料15熔化后封头12落下，焊料14充满密封结构间隙13并将封头12与输出陶瓷环6的两端面紧密联接，第二焊料15则将天线4一端与封头12密封联接，如图5所示。

本实施例的无抽气管磁控管芯以封头12底端面与输出陶瓷环6出口端面之间的第一环缝13形成的结构间隙来取代传统的抽气管5作为磁控管芯内部的抽气通道，并直接放入真空炉内抽真空，可大大减少磁控管芯内部与真空泵之间的压强差。现将本实施例的无抽气管磁控管芯与前述背景技术中现有磁控管芯的真空度设计计算比较如下：

设定真空泵的抽速和达到的真空度、每台真空泵抽真空的产品数量与前述背景技术中的相同，并设定每只无抽气管磁控管芯结构间隙13的面积与前述背景技术中抽气管5的截面积相同，即结构间隙13的面积A＝(0.7/2)×π＝0.38cm，根据分子流小孔流导计算式C＝11.6×A，此时结构间隙13的流导C＝11.6×0.38＝4.41L/S，再根据前述背景技术中的公式Q＝C×(P1-P2)可得出26×1×10^-5＝4.41×(P1-P2)，则P1-P2＝5.9×10^-5。此压强差和前述背景技术中采用传统抽气管5的磁控管芯设计计算的压强差44.1×10^-5Pa相比降低近九倍(近一个数量级)，亦即无抽气管磁控管芯内的真空度提高(或称无抽气管磁控管芯内气体压强降低)近一个数量级。

同时，本实施例的无抽气管磁控管芯在抽真空的同时始终是在高温、高真空环境下进行除气和密封熔焊，相比传统采用抽气管的磁控管芯的除气和密封焊接，可以更加彻底地去除磁控管芯各部分材料中的含存气体，从而可进一步确保磁控管芯内的高真空度，进而可大大提高磁控管芯的质量。

实施例二

本实施例的无抽气管磁控管芯与实施例一的结构基本相同，所不同的如图6所示，天线4一端伸入封头12内并靠近封头12的顶部。

实施例三

本实施例的无抽气管磁控管芯与实施例二的结构基本相同，所不同的如图7所示，输出陶瓷环6出口端还固接有顶部敞口的倒T形扼流壳体16，结构间隙是扼流壳体16上端面与封头12下端面之间形成的第二环缝(图7是已完成抽除封工艺生产的结构，第二环缝已被焊料14填满密封)。

实施例四

本实施例的无抽气管磁控管芯是在实施例一基础上的改进，其与实施例一在结构上所不同的如图8所示，1)封头12直接制成顶部封闭的倒T形壳体；2)第二焊料15省去；3)在无抽气管磁控管芯完成抽真空后，用冷焊钳夹持封头12的垂直段产生内凹17，内凹17紧贴在天线4上。

实施例五

本实施例的无抽气管磁控管芯是在实施例一基础上的改进，其与实施例一在结构上所不同的如图9所示：1)封头12是圆柱状壳体；2)在输出陶瓷环6出口端还固接有顶部敞口的倒T细长形扼流壳体18，结构间隙是封头12下端面与细长扼流壳体18台阶侧面之间形成的第三环缝；3)细长扼流壳体18顶部在无抽气管磁控管芯抽真空后用冷焊钳夹持收拢紧包在天线4一端上；4)在细长扼流壳体18的侧壁上开设第一孔19。

实施例六

本实施例的无抽气管磁控管芯是在实施例一基础上的改进，其与实施例一在结构上所不同的如图10所示：1)在输出陶瓷环6上端面密封固定有顶部封闭的倒T形扼流壳体20，在顶部封闭的扼流壳体20的侧壁上开设第二孔21；2)封头12是贴附在扼流壳体20上覆盖第二孔21的L形封片；3)结构间隙是封头12底端面与第二孔21之间形成的夹缝，填料14填充在夹缝内；4)天线4一端伸入扼流壳体20内并靠近扼流壳体20的顶部；5)扼流壳体20顶部内填有将天线一端与扼流壳体密封联接的第三焊料22，第三焊料22熔化后将天线4与扼流壳体20密封联接。

本发明的不局限于上述实施例所述的具体技术方案，比如：1)上述各实施例的不同技术特征也可以彼此任意组合形成新的技术方案；2)封头的外形除锥形、圆柱形外也可以是其他形状，扼流壳体的外形除倒T形、倒T细长形外也可以是其他形状；等等。凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种无抽气管磁控管芯，包括阳极组件、分布于阳极组件两端的输出组件、输入组件和设置于阳极组件内的磁极；所述阳极组件主要由阳极筒、分布在阳极筒内部的阳极叶片和固定在阳极叶片上的天线构成，所述输入组件主要由依次密封联接的阴极、输入管壳、输入陶瓷环和阴极引线端子构成；其特征在于：所述输出组件主要由依次密封联接的输出管壳、输出陶瓷环和封头构成并形成有结构间隙，所述结构间隙填有焊料；当所述磁控管芯抽真空时，所述结构间隙与焊料之间留有抽气通道；当所述磁控管芯密封焊接时，所述焊料充满密封结构间隙。

2.根据权利要求1所述无抽气管磁控管芯，其特征在于：所述结构间隙是封头底端面与输出陶瓷环出口端面之间形成的第一环缝，所述天线一端与封头密封联接。

3.根据权利要求1所述无抽气管磁控管芯，其特征在于：所述输出陶瓷环出口端固接有顶端敞口的扼流壳体，所述结构间隙是封头与所述扼流壳体的顶端面之间形成的第二环缝，所述天线一端与封头密封联接。

4.根据权利要求1所述无抽气管磁控管芯，其特征在于：所述输出陶瓷环出口端还固接有扼流壳体，所述扼流壳体上开设第一孔，所述结构间隙是封头与扼流壳体台阶侧面之间形成的第三环缝，所述天线一端与扼流壳体密封联接。

5.根据权利要求1所述无抽气管磁控管芯，其特征在于：所述输出陶瓷环出口端还固接有扼流壳体，所述扼流壳体上开设第二孔，所述结构间隙是封头与第二孔之间的夹缝，所述天线一端与扼流壳体密封联接。

6.根据权利要求2所述无抽气管磁控管芯，其特征在于：所述天线一端外径缩小并穿过封头的顶部。

7.根据权利要求2所述无抽气管磁控管芯，其特征在于：所述天线一端伸入封头内并靠近封头的顶部。

8.根据权利要求7所述无抽气管磁控管芯，其特征在于：所述封头制成顶部封闭的倒T形壳体，其垂直段制有紧贴在天线一端上的内凹。

9.根据权利要求6或7所述无抽气管磁控管芯，其特征在于：所述封头顶部内填有将天线一端与封头密封联接的第二焊料。

10.根据权利要求9所述无抽气管磁控管芯，其特征在于：所述封头是锥形。

11.根据权利要求3所述无抽气管磁控管芯，其特征在于：所述扼流壳体是倒T形。

12.根据权利要求4所述无抽气管磁控管芯，其特征在于：所述扼流壳体是顶部敞口的倒T细长形，其顶部敞口收拢后紧包在天线一端上。

13.根据权利要求5所述无抽气管磁控管芯，其特征在于：所述扼流壳体是顶部封闭的倒T形，其顶部内填有将天线一端与扼流壳体密封联接的第三焊料。

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