CN101752168A - 一种多级降压收集极双层电极及制备工艺 - Google Patents

一种多级降压收集极双层电极及制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多级降压收集极双层电极及制备工艺,涉及真空器件技术,包括金属层、石墨层,两层间相对表面紧密固接;其中,石墨层材料为热解石墨或高密度各向同性石墨。该电极可以利用外层电极保证与陶瓷或其它金属的气密封接,而其内层的热解石墨或高密度各向同性石墨具有很低的二次电子发射系数,有利于提高多级降压收集极的效率。该制备工艺,采用涂敷、烧结技术,简单、牢固。

Description

一种多级降压收集极双层电极及制备工艺
技术领域
本发明涉及真空器件技术领域,是一种多级降压收集极双层电极及制备工艺。
背景技术
行波管是微波电真空器件家族的重要成员之一,在电子对抗、电子战、雷达、气象观测与空间测量及卫星通信等领域具有广泛的应用。一般说来,各种应用对行波管等器件的要求不尽相同。但是,总的来说,更高的功率和更高的效率是各种应用所呈现出来的共同趋势。特别是对于空间测量及卫星通信的空间行波管,由于能量供应的有限性,提高行波管的效率成为行波管研制与生产首先要关注的问题。
众所周知,多级降压收集极可以大大提高行波管等真空电子器件的效率。当然,多级降压收集极的概念早在上个世纪40年代就提出了,但在上个世纪60年代后才获得了较广泛的应用。在上个世纪末,国外陆续发表了一些关于多级降压收集极的报告或论文。在这个时期,多级降压收集极获得了更广泛的应用,使得行波管的总体效率从原来的20%~30%提高到40%~55%。本世纪开始后,由于行波管在空间运用中显示出巨大潜力,为了进一步提高行波管的效率,对多级降压收集极的研究进入到了一个新的高潮。
综观针对多级降压收集极的研究,至少包括了两个方面。第一方面的工作是通过计算机模拟,确定最佳的收集极构型和收集极结构。对于这方面的工作,美国NASA Lewis Research Center公开发表了较多的文献(Henry G.Kosmahl.Modern multistage depressed collectors-areview.The proceedings of the IEEE,70(11):1325-1334,1982)。在早期的相关研究中,国外的研究单位一般都使用自己的专用软件开展工作,而国内只能依靠经验进行概念设计。经过多年的发展,国外软件如Egun、Tau及国内软件TWTCAD可以进行降压收集极的设计计算,但这些软件都还存在这样那样的缺点。由于这一方面与本发明的关系不大,因此不再详细讨论。
第二方面的工作是通过各种研究手段寻求二次电子发射系数更小的电极材料。对此国外有过大量的工作[2-4],但在国内开展过的研究很少。国外的研究成果大致可以综述如下:
(1)通过溅射法在无氧铜电极上制备碳化钽薄膜能够略微降低电极的二次电子发射系数,从而改善多级降压收集极的效率。
(2)利用离子流轰击无氧铜电极,可以在无氧铜电极刻蚀出凸凹不平的纹路,从而降低二次电子发射系数,并改善多级降压收集极的效率。
(3)直接采用经过表面处理或未经表面处理的具有各向异性性质的热解石墨作为电极。由于这种材料本身的二次电子发射系数比无氧铜小得多,因此可以有效改善多级降压收集极的效率。
(4)直接采用高密度各向同性石墨作为电极。高密度各向同性石墨的二次电子发射性能则与其是否经过表面处理有很大关系。对于没有经过表面处理的高密度各向同性石墨,其真二次电子的发射系数虽然比无氧铜低,但直接反射电子的反射系数仍然较大。而对于经离子流轰击过的高密度各向同性石墨电极,则无论真二次电子的发射系数还是反射电子系数都远小于无氧铜。
后列表1给出了无氧铜和热解石墨的二次电子发射系数,而后列表2给出了高密度各向同性石墨的二次电子发射系数。
表1无氧铜与热解石墨的二次电子发射系数(实验数值)(Arthur N.Curren,.Carbon and carbon-coated electodes formultistage depressed collectors for electron beam devices-atechnology review.IEEE Transaction onelectron devices,33(11):1902-1924,1986)。
(δ:电子垂直于表面入射时的真二次电子发射系数;
π:电子垂直于表面入射时的反射电子发射系数)
Figure G2008102388726D0000031
表2覆碳无氧铜与高密度各向同性石墨的二次电子发射系数(实验数值)(Arthur N.Curren,.Carbon and carbon-coated electodes formultistage depressed collectors for electron beam devices-atechnology review.IEEE Transaction onelectron devices,33(11):1902-1924,1986)。
(δ:电子垂直于表面入射时的真二次电子发射系数;
Figure G2008102388726D0000032
Figure G2008102388726D0000041
由上面的综述可知,如果热解石墨或高密度各向同性石墨作为电极,在结合恰当的表面处理的情况下,电极的二次电子发射系数可以比无氧铜小得多,从而有效改善多级降压收集极的效率。然而,由于国内外在技术上的差距,阻碍了国内同行在多级降压收集极中广泛使用热解石墨或高密度各向同性石墨。这是因为国内的封接技术还不能有效保证热解石墨或高密度各向同性石墨与陶瓷或其他金属气密封接。
发明内容
本发明的目的是要克服现有技术的缺陷,提出一种多级降压收集极双层电极及制备工艺,把热解石墨或高密度各向同性石墨与其他金属结合起来的双层电极,可以利用外层电极保证与陶瓷或其他金属的气密封接,而内层的热解石墨或高密度各向同性石墨具有很低的二次电子发射系数,有效提高多级降压收集极的效率。
为达到上述目的,本发明的技术解决方案是:
一种多级降压收集极双层电极,其包括金属层、石墨层,两层间相对表面紧密固接;其中,石墨层材料为热解石墨或高密度各向同性石墨。
所述的双层电极,其所述金属层材料为无氧铜。
所述的双层电极,其所述两层间相对表面紧密固接,是焊接。
一种所述的双层电极的制备工艺,包括:进行电极的结构设计、材料的选择、组装,检验,测试;其在材料的选择后,组装前,还包括以下步骤:
A)石墨层的金属化方法,包括步骤:
A1)配制金属化膏剂:
a1)金属化粉材料的制备:钛-银铜粉末的筛选,将钛-银铜粉进行筛选,选择目数在400目以上的颗粒作为配制膏剂的原材料;
a2)配比:以重量百分比计,金属化粉∶销棉溶液∶醋酸丁脂=5∶2∶0.05;
A2)调膏:按a2)步的配比,将金属化粉粉末取适量放入坩埚内,加入适量的销棉溶液,再加入少量的醋酸丁脂,用玻璃棒充分搅拌均匀;
A3)涂膏,在石墨层单表面涂敷2~3遍,待第一遍微干后涂敷第二遍;涂膏过程中,不断搅动膏剂,以保持浆料的均匀性;
A4)烧结,将已涂膏、待金属化的石墨层放在工件盘上,再放入真空炉内进行烧结,其流程是:
a)炉内真空度不小于1.2×10-3Pa;
b)烧结温度为910℃~920℃,保温3~5分钟;
c)自然降温至200℃以下关闭真空炉高真空阀门,10~15分钟后关闭低真空阀门;
d)待温度低于50℃,取出石墨层;
B)焊接,将金属化后的石墨层与金属层进行配合,在相对表面间放入焊料后,在真空炉内进行焊接,其流程是:
a)炉内真空度不小于1.2×10-3Pa;
b)焊接温度为810℃~820℃,保温3~5分钟;
c)自然降温至200℃以下关闭真空炉高真空阀门,10~15分钟后关闭低真空阀门;
d)待温度低于50℃,取出焊接好的双层电极。
所述的制备工艺,其所述钛-银铜粉,其中,含钛2~3%、银70~72%、铜28~25%。
所述的制备工艺,其所述a2)步的配比中,销棉溶液浓度为78厘泊;或用草酸二乙脂。
所述的制备工艺,其所述A3)步中,石墨层单表面是指石墨层的外圆柱面,即石墨层的焊接表面。
所述的制备工艺,其所述B)步焊接中的焊料,为银铜焊料(72-28)。
本发明的多级降压收集极双层电极,为复合电极,因双层电极之间紧密联结,增加了导热性,同时抑制了二次电子发射,有效提高多级降压收集极的效率。该双层电极之间的紧密联结,是采用一种特殊的结合方式,其工艺简单、牢固度高。
附图说明
图1为本发明的一种多级降压收集极双层电极剖面结构示意图。
具体实施方式
多级降压收集极是各类行波管及某些速调管的关键部件,其作用是回收在经过注-波互作用后的电子注中的剩余动能,从而大大提高器件的总效率。
如图1所示,为本发明的一种多级降压收集极双层电极,包括金属层1、石墨层2,两层间相对表面紧密固接。金属层1材料可采用无氧铜或其他金属。石墨层2材料为热解石墨或高密度各向同性石墨。
本发明的多级降压收集极双层电极,是把热解石墨或高密度各向同性石墨层2与其它金属层1结合起来的双层电极,可以利用电极外层金属层1保证与陶瓷或其它金属的气密封接,而电极内层的热解石墨或高密度各向同性石墨层2具有很低的二次电子发射系数,有利于提高多级降压收集极的效率。
本发明的一种多级降压收集极双层电极的制备工艺,包括:
第一步,进行电极的结构设计,依据设计尺寸进行零部件的加工。
第二步,材料的选择:
根据电真空材料的要求,金属层1采用无氧铜材料,石墨层2采用热解石墨或者高纯石墨材料。
第三步,工艺:
本发明的要点在于:首先,两层电极之间采用一种特殊的联结方式;第二,实现这种工艺,使两层电极之间紧密联结,同时达到抑制二次电子发射的效果。
其中石墨零件(石墨层2)的金属化方法是本发明双层电极制备的关键工艺技术。
A)石墨层2的金属化方法,包括步骤:
A1)金属化膏剂的配制:
a1)金属化粉材料的制备:钛-银铜粉末的筛选,将钛-银铜粉(其中含钛(2~3%)银(70~72%)铜(28~25%),进行筛选,选择目数在400目以上的颗粒作为配制膏剂的主要原材料。
a2)配比:金属化粉∶销棉溶液(78厘泊)∶醋酸丁脂=5∶2∶0.05(重量百分比)。
A2)调膏:按a2)步的配比,将金属化粉粉末取适量放入坩埚内,加入适量的销棉(78厘泊),再加入少量的醋酸丁脂(或者草酸二乙脂),用玻璃棒充分搅拌均匀。
注意事项:调膏时一定要充分搅拌,直到将膏剂调到用笔能拉出一条线的黏度为适宜,然后进行涂敷。
A3)涂膏,一般情况下,在石墨层2单表面(是指对石墨层2的外圆柱面金属化,即石墨层2的焊接表面)涂敷2~3遍,待第一遍微干后可以涂敷第二遍(不要等完全干,否则第二遍不易拉笔);涂膏过程中要不断搅动膏剂,以保持浆料的均匀性。
A4)烧结,将已涂膏、待金属化的零件石墨层2放在工件盘上,(注:已金属化面不能接触工件盘),再放入真空炉内进行烧结,其流程是:
a)炉内真空度不小于1.2×10-3Pa。
b)烧结温度为910℃~920℃,保温3~5分钟。
c)自然降温至200℃以下关闭真空炉高真空阀门,10~15分钟后关闭低真空阀门。
d)待温度低于50℃,取出工件(石墨层2)。
B)焊接,将金属化后的零件(石墨层2)于无氧铜电极(金属层1)进行配合,在相对表面间放入银铜焊料(72-28)在真空炉内进行焊接,其流程是:
a)炉内真空度不小于1.2×10-3Pa。
b)焊接温度为810℃~820℃,保温3~5分钟。
c)自然降温之200℃以下关闭真空炉高真空阀门,10~15分钟后关闭低真空阀门。
d)待温度低于50℃,取出焊接好的双层电极。
第四步,组装,检验,测试。

Claims (8)

1.一种多级降压收集极双层电极,其特征在于,包括金属层、石墨层,两层间相对表面紧密固接;其中,石墨层材料为热解石墨或高密度各向同性石墨。
2.如权利要求1所述的双层电极,其特征在于,所述金属层材料为无氧铜。
3.如权利要求1所述的双层电极,其特征在于,所述两层间相对表面紧密固接,是焊接。
4.一种如权利要求1所述的双层电极的制备工艺,包括:进行电极的结构设计、材料的选择、组装,检验,测试;其特征在于,在材料的选择后,组装前,还包括以下步骤:
A)石墨层的金属化方法,包括步骤:
A1)配制金属化膏剂:
a1)金属化粉材料的制备:钛-银铜粉末的筛选,将钛-银铜粉进行筛选,选择目数在400目以上的颗粒作为配制膏剂的原材料;
a2)配比:以重量百分比计,金属化粉∶销棉溶液∶醋酸丁脂=5∶2∶0.05;
A2)调膏:按a2)步的配比,将金属化粉粉末取适量放入坩埚内,加入适量的销棉溶液,再加入少量的醋酸丁脂,用玻璃棒充分搅拌均匀;
A3)涂膏,在石墨层单表面涂敷2~3遍,待第一遍微干后涂敷第二遍;涂膏过程中,不断搅动膏剂,以保持浆料的均匀性;
A4)烧结,将已涂膏、待金属化的石墨层放在工件盘上,再放入真空炉内进行烧结,其流程是:
a)炉内真空度不小于1.2×10-3Pa;
b)烧结温度为910℃~920℃,保温3~5分钟;
c)自然降温至200℃以下关闭真空炉高真空阀门,10~15分钟后关闭低真空阀门;
d)待温度低于50℃,取出石墨层;
B)焊接,将金属化后的石墨层与金属层进行配合,在相对表面间放入焊料后,在真空炉内进行焊接,其流程是:
a)炉内真空度不小于1.2×10-3Pa;
b)焊接温度为810℃~820℃,保温3~5分钟;
c)自然降温至200℃以下关闭真空炉高真空阀门,10~15分钟后关闭低真空阀门;
d)待温度低于50℃,取出焊接好的双层电极。
5.如权利要求4所述的制备工艺,其特征在于,所述钛-银铜粉,其中,含钛2~3%、银70~72%、铜28~25%。
6.如权利要求4所述的制备工艺,其特征在于,所述a2)步的配比中,销棉溶液浓度为78厘泊;或用草酸二乙脂。
7.如权利要求4所述的制备工艺,其特征在于,所述A3)步中,石墨层单表面是指石墨层的外圆柱面,即石墨层的焊接表面。
8.如权利要求4所述的制备工艺,其特征在于,所述B)步焊接中的焊料,为银铜焊料(72-28)。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102543631A (zh) * 2010-12-29 2012-07-04 中国科学院电子学研究所 一种碳-无氧铜多级降压收集极及制造方法
CN102568984A (zh) * 2010-12-27 2012-07-11 中国科学院电子学研究所 各向同性热解石墨多级降压收集极及制造方法
CN103208408A (zh) * 2013-04-12 2013-07-17 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种抑制二次电子放射系数的方法
CN103236634A (zh) * 2013-04-24 2013-08-07 中国船舶重工集团公司第七一七研究所 一种具有电极组的环形激光器及其电极组的制作方法
CN103794449A (zh) * 2014-03-06 2014-05-14 中国科学院电子学研究所 电子注轴向速度测量系统
CN103794450A (zh) * 2014-03-06 2014-05-14 中国科学院电子学研究所 具有杂散电子抑制功能的电子注轴向速度测量腔体
CN103808990A (zh) * 2014-03-06 2014-05-21 中国科学院电子学研究所 具有减小电场畸变功能的容性探针装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4527092A (en) * 1983-09-30 1985-07-02 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Multistage spent particle collector and a method for making same
CN201153099Y (zh) * 2007-12-28 2008-11-19 安徽华东光电技术研究所 用于微波管的多级降压收集极结构

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102568984A (zh) * 2010-12-27 2012-07-11 中国科学院电子学研究所 各向同性热解石墨多级降压收集极及制造方法
CN102543631A (zh) * 2010-12-29 2012-07-04 中国科学院电子学研究所 一种碳-无氧铜多级降压收集极及制造方法
CN103208408A (zh) * 2013-04-12 2013-07-17 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种抑制二次电子放射系数的方法
CN103236634A (zh) * 2013-04-24 2013-08-07 中国船舶重工集团公司第七一七研究所 一种具有电极组的环形激光器及其电极组的制作方法
CN103236634B (zh) * 2013-04-24 2015-07-22 中国船舶重工集团公司第七一七研究所 一种具有电极组的环形激光器及其电极组的制作方法
CN103794449A (zh) * 2014-03-06 2014-05-14 中国科学院电子学研究所 电子注轴向速度测量系统
CN103794450A (zh) * 2014-03-06 2014-05-14 中国科学院电子学研究所 具有杂散电子抑制功能的电子注轴向速度测量腔体
CN103808990A (zh) * 2014-03-06 2014-05-21 中国科学院电子学研究所 具有减小电场畸变功能的容性探针装置
CN103794450B (zh) * 2014-03-06 2016-01-20 中国科学院电子学研究所 具有杂散电子抑制功能的电子注轴向速度测量腔体
CN103794449B (zh) * 2014-03-06 2016-02-03 中国科学院电子学研究所 电子注轴向速度测量系统
CN103808990B (zh) * 2014-03-06 2016-09-21 中国科学院电子学研究所 具有减小电场畸变功能的容性探针装置

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