CN103956310A

CN103956310A - 一种热发射阴极及其制作方法

Info

Publication number: CN103956310A
Application number: CN201410169537.0A
Authority: CN
Inventors: 孙海勇; 牛文斗
Original assignee: GANSU HONGGUANG ELECTRICAL Co Ltd
Current assignee: GANSU HONGGUANG ELECTRICAL Co Ltd
Priority date: 2014-04-25
Filing date: 2014-04-25
Publication date: 2014-07-30

Abstract

本发明提供一种热发射阴极，包括U形的热丝，阴极基金属的一端与该U形热丝的U形的底部中央连接，该阴极基金属上涂覆有发射物质；本发明还提供一种该热发射阴极的制作方法，首先将钨铼合金丝密绕在矩形芯杆上，进行高温定型，定型后沿芯杆纵向切断，得到U形的热丝，然后将作为阴极基金属的钨铼合金箔的一端与U形热丝的底部中央连接形成阴极热丝组件，最后，将阴极基金属放在三元碳酸盐悬浊液中电泳；本发明热发射阴极针对某些特殊结构或结构尺寸小的毫米波段超高频电真空器件提供了适用的热阴极，既能保证阴极基金属无磁性且具有较高的机械强度，又能实现发射物质的均匀涂覆及与基金属的牢固附着，也具备合格的电子发射能力。

Description

一种热发射阴极及其制作方法

技术领域

本发明属于超高频电真空器件阴极制造领域，涉及一种热发射阴极；本发明还涉及一种该热发射阴极的制作方法。

背景技术

超高频电真空器件是雷达整机系统中产生超高频电磁波信号的核心器件，阴极是为超高频电真空器件提供电子发射源的关键部件，为确保超高频电真空器件所需的高密度电子发射，目前均采用热发射阴极，即通过对阴极发射体加热而获得稳定的高密度电子发射；从大的分类看，热阴极包括两种类型：氧化物阴极和钡钨阴极，氧化物阴极是以镍或含镍合金作为基金属，以三元碳酸盐（碳酸钡、碳酸钙、碳酸锶）作为发射物质的热阴极，工作温度750℃左右，钡钨阴极是以钨作为基金属，以铝酸盐、钪酸盐或钨酸盐作为发射物质的热阴极，工作温度1050℃左右；热阴极发射体由基金属和发射物质组成，基金属是发射物质的载体，而且对发射物质起激活作用，是阴极整体的一部分，对阴极的发射性能和工作寿命发挥着重要作用，氧化物阴极的发射物质是用喷涂的方法附着在基金属上，而钡钨阴极的发射物质是加热熔化后浸渍到基金属上；虽然这两种阴极在超高频电真空器件中均得到广泛应用，通常为单螺旋或双螺旋结构，在通电达到一定的加热功率时，通过传导或辐射方式对阴极进行加热，从而产生电子的热发射，但在某些特殊结构或毫米波段超高频电真空器件中，由于阴极处在非常强的磁场中，空间很小，不可能容纳单螺旋或双螺旋结构的热发射阴极，由于阴极部件尺寸很小，要求基金属无导磁性且具有一定强度，若采用镍基氧化物阴极，则无法满足这一要求；若采用钡钨阴极又无法进行发射物质的浸渍及发射面的精密加工。

发明内容

本发明的目的是提供一种热发射阴极，以解决针对某些特殊结构或毫米波段超高频电真空器件结构尺寸小，无法采用传统方法制造的单螺旋或双螺旋结构的热发射阴极的问题。

本发明的另一个目的是提供一种上述热发射阴极的制作方法。

本发明技术方案如下：一种热发射阴极，包括U形的热丝，阴极基金属的一端与该热丝的U形的底部中央连接，该阴极基金属上涂覆有发射物质。

本发明的另一个技术方案是：一种上述热发射阴极的制作方法，首先将钨铼合金丝通过精密绕丝机密绕在矩形钼制芯杆上，把绕着钨铼合金丝的矩形钼制芯杆放进氢气炉高温定型，用慢走丝线切割机床沿芯杆纵向切断，使芯杆成为两部分，每部分芯杆上的钨铼合金丝相应成为U形，即得U形的热丝，然后将作为阴极基金属的钨铼合金箔的一端与U形热丝的底部中央进行精密激光点焊形成阴极热丝组件，最后，将焊接好的组件中的阴极基金属部分放在三元碳酸盐悬浊液中电泳，使得作为发射物质的三元碳酸盐涂覆在阴极基金属表面。

本发明热发射阴极采用无导磁性的钨铼合金作为阴极基金属材料和热丝材料，该热丝采用U形结构代替单螺旋或双螺旋结构，并与该阴极基金属熔焊在一起，具有加热效率高，占据空间小的特点，同时采用三元碳酸盐作为阴极发射物质，通过电泳的方法将发射物质涂覆在基金属上，降低了阴极的工作温度，既能保证阴极基金属无磁性且具有较高的机械强度，又能实现发射物质的均匀涂覆及与基金属的牢固附着，也具备合格的电子发射能力，从而为某些特殊结构或毫米波段超高频电真空器件提供了适用的热阴极；其工作温度在500℃～800℃之间，连续发射密度最高可达到218mA/cm²。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为图1的仰视图。

图中：1、热丝；2、阴极基金属；3、发射物质。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，本发明热发射阴极包括U形的热丝1，阴极基金属2的一端焊接在该热丝1的U形的底部中央连接，该阴极基金属2表面涂覆有发射物质3。

本发明还提供了一种上述热发射阴极的制作方法，具体制造过程为，首先将直径为0.045mm～0.055mm的钨铼合金丝（WRe25）通过精密绕丝机密绕在矩形钼制芯杆上，把绕着钨铼合金丝的矩形钼制芯杆放进氢气炉高温定型，定型温度1030℃～1070℃，定型时间4min～6min，用慢走丝线切割机床将矩形钼制芯杆沿芯杆的纵向切断，使芯杆成为两部分，每部分芯杆上的钨铼合金丝（WRe25）相应成为U形，即得U形的热丝1，然后将作为阴极基金属2的钨铼合金箔（WRe5）的一端与U形的热丝1的底部中央进行精密激光点焊形成阴极热丝组件，该钨铼合金箔的宽度为0.018mm～0.022mm、高度为0.054mm～0.066mm、长度为0.9mm～1.1mm，最后，将焊接好的组件中的阴极基金属2部分放在三元碳酸盐悬浊液中电泳约10s，使得三元碳酸盐涂覆厚度为0.005mm～0.01mm，若未达到要求，可将组件放入60W超声波清洗机中洗掉发射物质后重新电泳涂覆，直至达到所需涂覆厚度。

使用时，通过热丝1对阴极基金属2进行加热，当温度达到500℃～800℃之间时，激活阴极基金属2上的发射物质3，从而进行持续发射电子。

Claims

1.一种热发射阴极，包括热丝（1）和阴极基金属（2），阴极基金属（2）上涂覆有发射物质（3），其特征在于：所述热丝（1）为U形，阴极基金属（2）的一端与热丝（1）的U形的底部中央连接。

2.根据权利要求1所述的热发射阴极，其特征在于：所述发射物质（3）的厚度为0.005mm～0.01mm。

3.根据权利要求1所述的热发射阴极，其特征在于：所述热丝（1）的直径为0.045mm～0.055mm。

4.根据权利要求1所述的热发射阴极，其特征在于：所述阴极基金属（2）的宽度为0.018mm～0.022mm、高度为0.054mm～0.066mm、长度为0.9mm～1.1mm。

5.一种权利要求1所述的热发射阴极的制作方法：首先将钨铼合金丝密绕在矩形芯杆上，进行高温定型，然后沿芯杆的纵向切断，使芯杆成为两部分，每部分芯杆上的钨铼合金丝相应成为U形，即得U形的热丝（1），然后将作为阴极基金属（2）的钨铼合金箔的一端与U形的热丝（1）的底部中央连接，最后，将发射物质（3）通过电泳的方式涂覆在阴极基金属（2）表面。

6.根据权利要求5所述的热发射阴极的制作方法，其特征在于：所述发射物质（3）的厚度为0.005mm～0.01mm，若未达到要求，洗掉发射物质后重新电泳涂覆，直至达到所需涂覆厚度。

7.根据权利要求5所述的热发射阴极的制作方法，其特征在于：所述热丝（1）定型温度为1030℃～1070℃。

8.根据权利要求5或7所述的热发射阴极的制作方法，其特征在于：所述热丝（1）的直径为0.045mm～0.055mm。

9.根据权利要求5所述的热发射阴极的制作方法，其特征在于：所述阴极基金属（2）的宽度为0.018mm～0.022mm、高度为0.054mm～0.066mm、长度为0.9mm～1.1mm。