CN102637565B - 一种用于杆控微波管的阴极及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于杆控微波管的阴极及其制备方法，阴极包括阴极发射体(1)和阴极钼筒(2)，阴极发射体为由钨基底和阴极盐组成，阴极钼筒作为阴极发射体的支撑，阴极发射体可完全位于阴极钼筒内圆周上，也可局部突出于阴极钼筒；阴极钼筒(2)的阴极发射面呈平面或者是球状面，且阴极发射面上设有一层锇铱铝膜，锇铱铝膜的厚度为0.3微米-0.6微米，阴极发射体1)上设有通孔。具有上述特殊结构的该种用于杆控微波管的阴极发射电流密度大，并且是端面发射，阴极体中心开了通孔，满足了采用杆控技术微波管对阴极的特殊需求。
Description
技术领域
本发明涉及微波电真空中的阴极结构，尤其是涉及一种端面发射的大电流密度空心阴极及其制备方法。
背景技术
阴极作为电子发射源，在微波器件中起着“心脏”的作用，不同类型的微波管对阴极的需求自然也不同。
对于普通的栅控、阳控和阴控微波管来说，常规的阴极即可满足要求。随着技术的发展，在微波管中开始采用新型的杆控技术，与普通的微波管相比，杆控微波管具有对阴极发射面的利用率高、控制电压低、对电子注扰动相对较小、电子汇聚更加容易、可以承受更大功率容量的电子发射、具有更好的可靠性等优点。但是，采用杆控技术的微波管对阴极的要求很特殊，作为控制电极的金属杆子需要从阴极的轴心位置上贯穿而出，这就需要阴极上要有控制杆贯穿的通道，并且发射面还是端面发射，普通阴极的阴极体是整体实心结构，满足不了使用需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题提供一种用于杆控微波管的阴极及其制备方法，其目的是该空心阴极的发射面为端面发射，电流发射密度大，阴极体轴心位置上特殊设计了通孔，作为控制杆贯穿阴极的通道。
本发明的技术方案是该种用于杆控微波管的阴极包括阴极发射体和阴极钼筒，阴极发射体为由钨基底和阴极盐组成，阴极钼筒作为阴极发射体的支撑，阴极发射体可完全位于阴极钼筒内圆周上，也可局部突出于阴极钼筒；所述的阴极发射体的发射面呈平面或者是球状面，且阴极发射面上设有一层贵金属镀膜，阴极发射体上设有通孔。
当为阴极体尺寸小、阴极钼筒形状简单的阴极时，所述的钨基底为钨粉，且钨粉直接压制进阴极钼筒上。
当为阴极体尺寸较大、阴极钼筒外形复杂的阴极时，所述的钨基底是将钨粉压制成钨饼后进行烧结，浸渍阴极盐，并经过车加工，再将钨饼与阴极钼筒通过钨钴合金焊料钎焊连在一起。
所述的阴极发射面上的贵金属镀膜为锇铱铝膜，锇铱铝膜的厚度为0.3微米-0.6微米。
一种用于上述阴极的制备方法是：
1)当为阴极体尺寸小、阴极钼筒形状简单的阴极时，将适量钨粉压进阴极钼筒中，控制钨基底的孔隙度为18％-35％，钨基底的孔隙度优选控制在21％-25％；
2)在氢气气氛中浸渍阴极盐，且阴极盐采用2.4BaO∶0.6CaO∶1Al2O3，并在1800℃-1850℃温度下保温40s-60s；
3)加工几何尺寸，根据需要将阴极发射面加工成平面发射面或者是球状发射面；
4)在阴极发射体的中心处加工出通孔；
5)对阴极发射体的表面进行离子刻蚀清洗，并覆上一层0.3微米-0.6微米厚度的锇铱铝膜。
一种用于上述阴极的制备方法是：
1)当为阴极体尺寸较大、阴极钼筒外形复杂的阴极时，将钨粉压制成30％±1％的圆柱体钨饼；
2)在氢气气氛中将钨饼烧结，并在1975℃±25℃温度下保温(60±10)分钟，控制钨饼的孔隙度被烧结在23％±2％；
3)在氢气气氛中浸渍阴极盐，且阴极盐采用2.4BaO∶0.6CaO∶1Al2O3，并在1800℃-1850℃温度下保温40s-60s；
4)将浸渍阴极盐后的钨饼进行车加工，使得钨饼尺寸与阴极钼筒相配合，以便钎焊；
5)将车加工后的钨饼与阴极钼筒组装起来，并在钨钴合金焊料槽处填充钨钴合金焊料，将钨饼与阴极钼筒焊接起来，在氢气气氛中1520℃±20℃温度下保温15s-30s；
6)将钎焊后的阴极进行再次车加工，根据需要加工几何尺寸，并加工出平面发射面或者是球状发射面；
7)在阴极发射体的中心处加工出通孔；
8)对阴极发射体的表面进行离子清洗，并覆上一层0.3微米-0.6微米厚度的锇铱铝膜。
具有上述结构的该种用于杆控微波管的阴极及其制备方法具有以下优点：
1.该种用于杆控微波管的阴极发射电流密度大，并且是端面发射。
2.该种用于杆控微波管的阴极阴极体中心开了通孔，满足了采用杆控技术微波管对阴极结构的特殊需求。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明第一种实施例的结构示意图。
图2为本发明第二种实施例的结构示意图。
在图1-2中，1：阴极发射体；2：阴极钼筒；3：钨钴合金焊料槽。
具体实施方式
图1为本发明的第一种实施例，由图1所示结构可知，该种用于杆控微波管的阴极包括阴极发射体1和阴极钼筒2，阴极发射体1位于阴极钼筒2的内圆周上；阴极发射体1的阴极发射面呈平面或者是球状面，且阴极发射面上设有一层0.3微米-0.6微米厚的锇铱铝膜，阴极发射体1上设有通孔。由于阴极体尺寸小、阴极钼筒2的形状简单，可将钨粉直接压制进阴极钼筒2中，形成钨基底。
该种用于杆控微波管的阴极的制备方法包括：
1)当为阴极体尺寸小、阴极钼筒2形状简单的阴极时，将适量钨粉压进阴极钼筒2中，控制钨基底的孔隙度为18％-35％，钨基底的孔隙度优选控制在21％-25％；
2)在氢气气氛中浸渍阴极盐，且阴极盐采用2.4BaO∶0.6CaO∶1Al2O3，并在1800℃-1850℃温度下保温40s-60s；
3)加工几何尺寸，根据需要将阴极发射面加工成平面发射面或者是球状发射面；
4)在阴极发射体1的中心处加工出通孔；
5)对阴极发射体1的表面进行离子清洗，并覆上一层0.3微米-0.6微米厚度的锇铱铝膜。
图2为本发明的第二种实施例，由图2所示结构可知，该种用于杆控微波管的阴极包括阴极发射体1和阴极钼筒2，阴极发射体为由钨基底和阴极盐组成，阴极钼筒作为阴极发射体的支撑，阴极发射体可完全位于阴极钼筒内圆周上，也可局部突出于阴极钼筒；；阴极发射体1的阴极发射面呈平面或者是球状面，且阴极发射面上设有一层0.3微米-0.6微米厚的锇铱铝膜，阴极发射体1上设有通孔。由于阴极体尺寸较大、阴极钼筒2的外形复杂，先将钨粉压制成钨饼后进行烧结，浸渍阴极盐，形成阴极发射体，经过车加工后，再将阴极发射体1与阴极钼筒2组装起来，通过在钨钴合金焊料槽3处填充钨钴合金焊料，而钎焊连接起来。
该种用于杆控微波管的阴极的制备方法包括：
1)当为阴极体尺寸较大、阴极钼筒2外形复杂的阴极时，将钨粉压制成孔度为30％±1％的圆柱体钨饼；
2)在氢气气氛中将钨饼烧结，并在1975℃±25℃温度下保温(60±10)分钟，控制钨饼的孔隙度被烧结在23％±2％；
3)在氢气气氛中浸渍阴极盐，且阴极盐采用2.4∶0.6∶1的配方，并在1800℃-1850℃温度下保温40s-60s；
4)将浸渍阴极盐后的钨饼进行车加工，使得钨饼尺寸与阴极钼筒相配合，以便钎焊；
5)将车加工后的钨饼与阴极钼筒2组装起来，并在钨钴合金焊料槽3处填充钨钴合金焊料，将钨饼与阴极钼筒2焊接起来，在氢气气氛中1520℃±20℃温度下保温15s-30s；
6)将钎焊后的阴极进行再次车加工，根据需要加工几何尺寸，并加工出平面发射面或者是球状发射面；
7)在阴极发射体1的中心处加工出通孔；
8)对阴极发射体1的表面进行离子清洗，并覆上一层0.3微米-0.6微米厚度的锇铱铝膜。
根据实施例1和实施例2制备的空心阴极，其发射能力如下表：
| 阴极温度℃B | 发射电流密度A/cm2 |
| 1050 | 72 |
| 1000 | 45 |
| 950 | 28 |
| 900 | 16 |
上述两种用于杆控微波管的阴极发射电流密度大，并且是端面发射，阴极体中心开了通孔，满足了采用杆控技术微波管对阴极的特殊需求。
Claims (7)
1.一种用于杆控微波管的阴极的制备方法，其特征在于：所述的阴极包括阴极发射体（1）和阴极钼筒（2），阴极发射体（1）为由钨基底和阴极盐组成，阴极钼筒（2）作为阴极发射体的支撑，阴极发射体（1）可完全位于阴极钼筒（2）内圆周上，也可局部突出于阴极钼筒（2）；所述的阴极发射体（1）的发射面呈平面或者是球状面，且阴极发射面上设有一层贵金属镀膜，阴极发射体（1）上设有通孔；所述的制备方法是，
1）当为阴极体尺寸小、阴极钼筒（2）形状简单的阴极时，将适量钨粉压进阴极钼筒（2）中，控制钨基底的孔隙度为18%-35%；
2）在氢气气氛中浸渍阴极盐，且阴极盐采用2.4BaO:0.6CaO:1Al2O3，并在1800℃-1850℃温度下保温40s-60s；
3）加工几何尺寸，根据需要将阴极发射面加工成平面发射面或者是球状发射面；
4）在阴极发射体（1）的中心处加工出通孔；
5）对阴极发射体（1）的表面进行离子清洗，并覆上一层0.3微米-0.6 微米厚度的锇铱铝膜。
2.根据权利要求1所述的用于杆控微波管的阴极的制备方法，其特征在于：所述的钨基底是将钨粉直接压制进阴极钼筒（2）中形成的。
3.根据权利要求1所述的用于杆控微波管的阴极的制备方法，其特征在于：所述的钨基底是将钨粉压制成钨饼后进行烧结，浸渍阴极盐，经过车加工，再将钨饼与阴极钼筒（2）组装起来，通过钨钴合金焊料槽（3）处填充钨钴合金焊料，而钎焊连接起来。
4.根据权利要求2所述的用于杆控微波管的阴极的制备方法，其特征在于：所述的阴极发射面上的贵金属镀膜为锇铱铝膜，锇铱铝膜的厚度为0.3微米-0.6微米。
5.根据权利要求3所述的用于杆控微波管的阴极的制备方法，其特征在于：所述的阴极发射面上的贵金属镀膜为锇铱铝膜，锇铱铝膜的厚度为0.3微米-0.6微米。
6.根据权利要求1所述的用于杆控微波管的阴极的制备方法，其特征在于：钨基底的孔隙度优选控制在21%-25%。
7.根据权利要求5所述的用于杆控微波管的阴极的制备方法，其特征在于：所述的制备方法是，
1）当为阴极体尺寸较大、阴极钼筒（2）外形复杂的阴极时，将钨粉压制成孔隙度为30％±1％的圆柱体钨饼；
2）在氢气气氛中将钨饼烧结，并在1975℃±25℃温度下保温(60±10)分钟，控制钨饼的孔隙度被烧结在23％±2％；
3）在氢气气氛中浸渍阴极盐，且阴极盐采用2.4BaO:0.6CaO:1Al2O3，并在1800℃-1850℃温度下保温40s-60s；
4）将浸渍阴极盐后的钨饼进行车加工，以便钎焊；
5）将车加工后的钨饼与阴极钼筒（2）组装起来，并用钨钴合金焊料槽（3）处填充钨钴合金焊料，将钨饼与阴极钼筒（2）焊接起来，在氢气气氛中1520℃±20℃温度下保温15s-30s；
6）将钎焊后的阴极进行再次车加工，根据需要加工几何尺寸，并加工出平面发射面或者是球状发射面；
7）在阴极发射体（1）的中心处加工出通孔；
8）对阴极发射体（1）的表面进行离子清洗，并覆上一层0.3微米-0.6 微米厚度的锇铱铝膜。
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