CN102226980B - 多注行波管阴极的老练工艺 - Google Patents
多注行波管阴极的老练工艺 Download PDFInfo
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Abstract
一种多注行波管阴极的老练工艺，包括灯丝分解和电极除气，工作时热子电压为6.3V，热子电流为2.0A，阴极工作温度为1050℃；灯丝分解：管壳自500℃进行降温，当降到450℃时，开始给热子组件按一定顺序加电，加电的电压依顺序递增，每次加电压持续一定时间，维持阴极附近的真空度小于1.33×10WPa，如果压强超过1.33×10-4Pa，降低灯丝电压，直到压强恢复，整个过程使阴极温度始终处于或高于管壳的温度；电极除气：先阴极加热除气，再栅极与阳极短路对阴极支取一定的电流除气，再栅极与阳极分开对阴极支取一定的电流除气，除气时阴极温度要始终高于工作温度。本发明的优点是：提供了一种多注行波管阴极的老练工艺，该工艺在实际工作中取得了较好的效果。
Description
【技术领域】
本发明属于微波真空电子器件领域，特别涉及到一种多注行波管用阴极的老练工艺。
【背景技术】
行波管是一种利用高速电子注与微波信号互作用将电子注的动能转化为微波能量的功率放大器件。行波管的应用范围十分广阔，几乎所有的卫星通讯都使用行波管作为末级放大器。在大多数雷达系统中都要使用一只或若干只行波管作为产生高频发射脉冲的大功率放大器。此外，在其它设备中行波管还可以用在某些大功率放大器，如正交场放大器的激励级。行波管按慢波结构一般分为螺旋线行波管和耦合腔行波管两大类。
多注行波管是近年来发展起来的一种新型行波管，与单注行波管相比，具有工作电压低、体积小、重量轻、可靠性好等优点。它的作用原理是，在一个行波管的慢波系统里使用多个电子注同时与微波信号发生互作用。每个电子注的导流系数都不大，所以可以利用较小的聚焦磁场对这些单独的电子注进行聚焦，但是因为电子注的数量可以做的比较多，所以总的电子注导流系数又比较大。因此，从外观上来看，多注耦合腔行波管采用小的电压和大的电流来获得优良的特性。
多注行波管虽然具有很多明显的优点，但是也具工艺复杂、成品率低、成本高等缺点。在多注行波管电子枪中，需要产生多个独立的电子注，因此多注行波管的阴极相对于单注行波管的阴极来说，制作工艺显得复杂。很多在单注行波管阴极中使用的成熟工艺都不能在多注行波管中使用。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于提供一种多注行波管阴极的老练工艺，该工艺在实际工作中取得了较好的效果。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种多注行波管阴极的老练工艺，包括灯丝分解和电极除气两个步骤，以下两个步骤中所述多注行波管工作时热子电压为6.3V，热子电流为2.0A，阴极工作温度为1050℃；
灯丝分解：在多注行波管排气烘烤500℃保温结束后，要进行降温，当管壳温度降到450℃时，就开始要给热子组件按一定顺序进行加电以进行灯丝分解，所加电的电压依顺序递增，每次加电压持续一定时间，在分解过程中要维持阴极附近的真空度在任何时候都小于1.33×10-4Pa，当第一次给热子组件加电时，压强会随着温度升高而增加，如果压强超过1.33×10-4Pa时，必须降低阴极灯丝电压，直到压强恢复，在整个烘烤和处理过程中，要使阴极温度始终处于或高于管壳的温度，管壳的温度在排气台上有显示；
电极除气：先阴极加热除气，再栅极与阳极短路对阴极支取一定的电流除气，再栅极与阳极分开对阴极支取一定的电流除气，除气时阴极温度要始终高于工作温度。
本发明进一步具体为：
所述阴极为多注浸渍钡钨阴极。
所述灯丝分解步骤进一步具体为：
当行波管管壳温度降到450℃时，开始给灯丝加电压1.0±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到1.5±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到2.0±0.1V，持续时间10.0±0.5min；然后将灯丝电压开始加到2.5±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到3.0±0.1V，持续时间10.0±0.5min，接着将灯丝电压开始加到3.5±0.1V，持续时间10.0±0.5min，接着将灯丝电压开始加到4.0±0.1V，持续时间10.0±0.5min，接着将灯丝电压开始加到4.5±0.1V，持续时间10.0±0.5min；在以上过程中需要操作者监视排气台中真空度的显示，如果出现压强大于1.33×10-4Pa时，需要将灯丝电压调低0.5V，以退后上一步的操作，在以上步骤结束后，压强值应小于5.3×10-5Pa，如果压强值大于5.3×10-5Pa，则延长灯丝电压开始加到4.5±0.1V时的持续时间，直到压强值应小于5.3×10-5Pa；
接着将灯丝电压开始加到5.0±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到5.5±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到6.0±0.1V，持续时间5.0±0.5min，在以上过程中需要操作者监视排气台中真空度的显示，如果出现压强大于1.0×10-4Pa时，需要将灯丝电压调低0.5V，以退后上一步的操作，在以上步骤结束后，压强值应小于4.0×10-5Pa，如果压强值大于4.0×10-5Pa，则延长灯丝电压开始加到6.0±0.1V时的持续时间，直到压强值小于4.0×10-5Pa；
接着将灯丝电压开始加到6.5±0.1V，持续时间30.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到7.0±0.1V，持续时间15.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到7.2±0.1V，持续时间10.0±0.5min，接着将灯丝电压开始加到6.5±0.1V，持续时间1.0±0.5min；在以上过程中需要操作者监视排气台中真空度的显示，如果出现压强大于6.7×10-5Pa时，需要将灯丝电压调低0.5V，以退后上一步的操作，在以上步骤结束后，压强值应小于2.7×10-5Pa，如果压强值大于2.7×10-5Pa，则延长灯丝电压开始加到6.5±0.1V时的持续时间，直到压强值小于2.7×10-5Pa。
所述电极除气步骤进一步具体为：
先将灯丝电压加到4.5±0.1V，持续1.0±0.1min；接着将灯丝电压加到5.0±0.1V，持续1.0±0.1min；接着将灯丝电压加到5.5±0.1V，持续1.0±0.5min；接着将灯丝电压加到6.0±0.1V，持续1.0±0.1min；接着将灯丝电压加到6.3±0.1V，持续1.0±0.1min；在此步骤中，如果出现管壳温度大于120℃，则需要断开灯丝电压并给管壳进行散热后，直到温度降至120℃以下时才继续进行操作；
在以上步骤结束后，将阳极与栅极电极引线接在一起，维持灯丝电压6.3±0.1V，将阳极电压相对于阴极加到20±5V，持续1.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到40±5V，持续1.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到60±5V，持续1.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到70±5V，持续1.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到80±5V，持续1.0±0.1min；在此步骤中，如果出现管壳温度大于120℃，则需要断开灯丝电压并给管壳进行散热后，直到温度降至120℃以下时才继续进行操作；
在以上步骤结束后，将阳极与栅极电极引线分开，维持灯丝电压6.3±0.1V，将阳极电压相对于阴极加到500±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在25±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到600±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在35±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到700±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在45±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到800±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在50±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到900±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在60±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到1000±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在70±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到1100±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在80±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到1200±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在90±5mA，持续3.0±0.1min；在此步骤中，如果出现管壳温度大于120℃，则需要断开灯丝电压并给管壳进行散热后，直到温度降至120℃以下时才继续进行操作。
本发明的优点是：提供了一种多注行波管阴极的老练工艺，该工艺在实际工作中取得了较好的效果。
【具体实施方式】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
以下所述阴极为多注浸渍钡钨阴极，管子工作时热子电压为6.3V，热子电流为2.0A，阴极工作温度为1050℃。
一：灯丝分解：在多注行波管排气烘烤500℃保温结束后，要进行降温，当管壳温度降到450℃时，就开始要给热子组件按一定顺序进行加电以进行灯丝分解，所加电的电压依顺序递增，每次加电压持续一定时间。本实施例中，开始加电压1.0±0.1V，每次递增0.5V，每次加电压持续10.0±0.5min。在分解过程中要维持阴极附近的足够真空度。阴极附件的真空度在任何时候都要小于1.33×10-4Pa，当第一次给热子组件加电时，压强会随着温度升高而增加，如果压强大于1.33×10-4Pa时，必须降低阴极灯丝电压，直到压强恢复。在整个烘烤和处理过程中，要使阴极温度始终处于或高于管壳的温度，管壳的温度在排气台上有显示，管壳温度从500℃开始随炉冷却，这样可以保证来自管内的蒸发物落到阴极上的数量最少。以下以直径为φ7.2mm的阴极为例说明分解过程。
如表1所示，当行波管管壳温度降到450℃时，开始给灯丝加电压1.0±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到1.5±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到2.0±0.1V，持续时间10.0±0.5min；然后将灯丝电压开始加到2.5±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到3.0±0.1V，持续时间10.0±0.5min，接着将灯丝电压开始加到3.5±0.1V，持续时间10.0±0.5min，接着将灯丝电压开始加到4.0±0.1V，持续时间10.0±0.5min，接着将灯丝电压开始加到4.5±0.1V，持续时间10.0±0.5min；在以上过程中需要操作者监视排气台中真空度的显示，如果出现压强大于1.33×10-4Pa时，需要将灯丝电压调低0.5V，以退后上一步的操作。在以上步骤结束后，压强值应小于5.3×10-5Pa，如果压强值大于5.3×10-5Pa，则延长灯丝电压开始加到4.5±0.1V时的持续时间，直到压强值应小于5.3×10-5Pa。
接着将灯丝电压开始加到5.0±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到5.5±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到6.0±0.1V，持续时间5.0±0.5min；在以上过程中需要操作者监视排气台中真空度的显示，如果出现压强大于1.0×10-4Pa时，需要将灯丝电压调低0.5V，以退后上一步的操作。在以上步骤结束后，压强值应小于4.0×10-5Pa，如果压强值大于4.0×10-5Pa，则延长灯丝电压开始加到6.0±0.1V时的持续时间，直到压强值小于4.0×10-5Pa。
接着将灯丝电压开始加到6.5±0.1V，持续时间30.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到7.0±0.1V，持续时间15.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到7.2±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到6.5±0.1V，持续时间1.0±0.5min；在以上过程中需要操作者监视排气台中真空度的显示，如果出现压强大于6.7×10-5Pa时，需要将灯丝电压调低0.5V，以退后上一步的操作。在以上步骤结束后，压强值应小于2.7×10-5Pa，如果压强值大于2.7×10-5Pa，则延长灯丝电压开始加到6.5±0.1V时的持续时间，直到压强值小于2.7×10-5Pa。
表1：φ7.2mm多注阴极灯丝分解过程
如果表1中某状态在操作时，内真空度数值高于允许值，则重复表中的上一状态操作。灯丝分解为关键工序。在此工序执行的过程中，需要记录和参考的控制参数(灯丝电压、灯丝电流、灯丝分解持续时间、对应的灯丝分解开始时和结束时的内真空度)是判断排气质量的重要信息依据。
二：电极除气：电子轰击是多注阴极最佳的除气方法，其原则是：先阴极加热除气，再栅极与阳极短路对阴极支取一定的电流除气，再栅极与阳极分开对阴极支取一定的电流除气，除气时阴极温度要始终高于工作温度。电子轰击除气时还要分别考虑栅极与阳极的不同功率量级的轰击功率承受能力。以下以上述的直径为φ7.2mm的阴极为例说明电子轰击除气过程。
先将灯丝电压加到4.5±0.1V，持续1.0±0.1min；接着将灯丝电压加到5.0±0.1V，持续1.0±0.1min；接着将灯丝电压加到5.5±0.1V，持续1.0±0.5min；接着将灯丝电压加到6.0±0.1V，持续1.0±0.1min；接着将灯丝电压加到6.3±0.1V，持续1.0±0.1min；在此步骤中，如果出现管壳温度大于120℃，则需要断开灯丝电压并给管壳进行散热后，直到温度降至120℃以下时才继续进行操作。
在以上步骤结束后，将阳极与栅极电极引线接在一起，维持灯丝电压6.3±0.1V，将阳极电压相对于阴极加到20±5V，持续1.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到40±5V，持续1.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到60±5V，持续1.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到70±5V，持续1.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到80±5V，持续1.0±0.1min；在此步骤中，如果出现管壳温度大于120℃，则需要断开灯丝电压并给管壳进行散热后，直到温度降至120℃以下时才继续进行操作。
在以上步骤结束后，将阳极与栅极电极引线分开，维持灯丝电压6.3±0.1V，将阳极电压相对于阴极加到500±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在25±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到600±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在35±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到700±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在45±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到800±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在50±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到900±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在60±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到1000±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在70±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到1100±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在80±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到1200±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在90±5mA，持续3.0±0.1min；在此步骤中，如果出现管壳温度大于120℃，则需要断开灯丝电压并给管壳进行散热后，直到温度降至120℃以下时才继续进行操作。
表2φ7.2mm多注阴极电子轰击除气过程
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。
Claims (4)
1.一种多注行波管阴极的老练工艺，其特征在于：包括灯丝分解和电极除气两个步骤，以下两个步骤中所述多注行波管工作时热子电压为6.3V，热子电流为2.0A，阴极工作温度为1050℃；
灯丝分解：在多注行波管排气烘烤500℃保温结束后，要进行降温，当管壳温度降到450℃时，就开始要给热子组件按一定顺序进行加电以进行灯丝分解，所加电的电压依顺序递增，每次加电压持续一定时间，在分解过程中要维持阴极附近的真空度在任何时候都小于1.33×10-4Pa，当第一次给热子组件加电时，压强会随着温度升高而增加，如果压强超过1.33×10-4Pa时，必须降低阴极灯丝电压，直到压强恢复，在整个烘烤和处理过程中，要使阴极温度始终处于或高于管壳的温度，管壳的温度在排气台上有显示；
电极除气：先阴极加热除气，再栅极与阳极短路对阴极支取一定的电流除气，再栅极与阳极分开对阴极支取一定的电流除气，除气时阴极温度要始终高于工作温度。
2.如权利要求1所述的多注行波管阴极的老练工艺，其特征在于：所述阴极为多注浸渍钡钨阴极。
3.如权利要求1或2所述的多注行波管阴极的老练工艺，其特征在于：所述灯丝分解步骤进一步具体为：
当行波管管壳温度降到450℃时，开始给灯丝加电压1.0±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到1.5±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到2.0±0.1V，持续时间10.0±0.5min；然后将灯丝电压开始加到2.5±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到3.0±0.1V，持续时间10.0±0.5min，接着将灯丝电压开始加到3.5±0.1V，持续时间10.0±0.5min，接着将灯丝电压开始加到4.0±0.1V，持续时间10.0±0.5min，接着将灯丝电压开始加到4.5±0.1V，持续时间10.0±0.5min；在以上过程中需要操作者监视排气台中真空度的显示，如果出现压强大于1.33×10-4Pa时，需要将灯丝电压调低0.5V，以退后上一步的操作，在以上步骤结束后，压强值应小于5.3×10-5Pa，如果压强值大于5.3×10-5Pa，则延长灯丝电压开始加到4.5±0.1V时的持续时间，直到压强值应小于5.3×10-5Pa；
接着将灯丝电压开始加到5.0±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到5.5±0.1V，持续时间10.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到6.0±0.1V，持续时间5.0±0.5min，在以上过程中需要操作者监视排气台中真空度的显示，如果出现压强大于1.0×10-4Pa时，需要将灯丝电压调低0.5V，以退后上一步的操作，在以上步骤结束后，压强值应小于4.0×10-5Pa，如果压强值大于4.0×10-5Pa，则延长灯丝电压开始加到6.0±0.1V时的持续时间，直到压强值小于4.0×10-5Pa；
接着将灯丝电压开始加到6.5±0.1V，持续时间30.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到7.0±0.1V，持续时间15.0±0.5min；接着将灯丝电压开始加到7.2±0.1V，持续时间10.0±0.5min，接着将灯丝电压开始加到6.5±0.1V，持续时间1.0±0.5min；在以上过程中需要操作者监视排气台中真空度的显示，如果出现压强大于6.7×10-5Pa时，需要将灯丝电压调低0.5V，以退后上一步的操作，在以上步骤结束后，压强值应小于2.7×10-5Pa，如果压强值大于2.7×10-5Pa，则延长灯丝电压开始加到6.5±0.1V时的持续时间，直到压强值小于2.7×110-5Pa。
4.如权利要求3所述的多注行波管阴极的老练工艺，其特征在于：所述电极除气步骤进一步具体为：
先将灯丝电压加到4.5±0.1V，持续1.0±0.1min；接着将灯丝电压加到5.0±0.1V，持续1.0±0.1min；接着将灯丝电压加到5.5±0.1V，持续1.0±0.5min；接着将灯丝电压加到6.0±0.1V，持续1.0±0.1min；接着将灯丝电压加到6.3±0.1V，持续1.0±0.1min；在此步骤中，如果出现管壳温度大于120℃，则需要断开灯丝电压并给管壳进行散热后，直到温度降至120℃以下时才继续进行操作；
在以上步骤结束后，将阳极与栅极电极引线接在一起，维持灯丝电压6.3±0.1V，将阳极电压相对于阴极加到20±5V，持续1.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到40±5V，持续1.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到60±5V，持续1.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到70±5V，持续1.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到80±5V，持续1.0±0.1min；在此步骤中，如果出现管壳温度大于120℃，则需要断开灯丝电压并给管壳进行散热后，直到温度降至120℃以下时才继续进行操作；
在以上步骤结束后，将阳极与栅极电极引线分开，维持灯丝电压6.3±0.1V，将阳极电压相对于阴极加到500±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在25±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到600±20V，并在50～200V之间调节栅极电压使阳极电流在35±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到700±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在45±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到800±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在50±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到900±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在60±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到1000±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在70±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到1100±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在80±5mA，持续3.0±0.1min；接着将阳极电压相对于阴极加到1200±20V，并在50～200V之间调节栅极电压，使阳极电流在90±5mA，持续3.0±0.1min；在此步骤中，如果出现管壳温度大于120℃，则需要断开灯丝电压并给管壳进行散热后，直到温度降至120℃以下时才继续进行操作。
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