CN103996588B - 行波管的电子枪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种行波管的电子枪，该电子枪包括：直径长度为1mm至10mm，高度为1mm至10mm，质量为0.02g至2g的阴极、阴极支持组件、枪壳组件、控制极和阳极；阴极包括：直径为1mm至10mm、高度为1mm至5mm、且质量为0.01g至1g的钡钨材料制备而成的阴极头和加热组件组成；该加热组件包括：直径为0.01nn至1mm的钨丝、钨铼丝或高铼丝绕制而成的热丝、厚度为0.02mm至0.2mm的钼和/或钨材料制备而成阴极筒和绝缘介质组成；该绝缘介质填充在热丝和阴极筒之间，该绝缘介质由氧化铝粉烧制而成；控制极和阳极为电子枪的电子光学聚焦部件。本发明提升了阴极的加热效率。
Description
技术领域
本发明涉及微波通信领域，具体而言，涉及行波管的电子枪。
背景技术
行波管是微波接力通讯、雷达、电子对抗和卫星通讯等领域中的重要电子器件。传统的行波管，特别是L、S、C波段的行波管，电子枪阴极尺寸一般较大，电子枪的阴极需要在约1100℃的高温度下工作，加热到阴极能正常工作时的热容量较多，阴极加热件将阴极从常温加热到工作温度需要一定的时间，因此要求阴极启动时间一般不小于3分钟，即行波管启动时间。在现代快节奏的生产、生活中，时间就是竞争力，时间就是生命。行波管较长的启动时间，已经不能满足现代通讯系统快速发展的要求，因此，为了提升通讯系统的反应能力，将缩短行波管的启动时间的技术革新提上日程。电子枪作为行波管的心脏，其启动时间的多少直接决定了行波管启动时间。而上述电子枪的阴极启动时间一般不小于3分钟，致使行波管启动时间较长，不能满足通讯系统的快速反应能力需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种行波管的电子枪，以解决上述的问题。
本发明实施例提供了一种行波管的电子枪，该电子枪包括：阴极、支撑阴极的阴极支持组件、对电子枪内的部件进行结构支撑和真空密封的枪壳组件、控制极和阳极；其中，该阴极由阴极头和加热组件组成；该加热组件由热丝、阴极筒和绝缘介质组成；该阴极支持组件由阴极热屏蔽支持组件和阴极电极支持组件组成；
上述阴极的直径长度为1mm至10mm，高度为1mm至10mm，质量为0.02g至2g；阴极头采用直径为1mm至10mm、高度为1mm至5mm、且质量为0.01g至1g的钡钨材料制备而成；
上述热丝采用直径为0.01mm至1mm的钨丝、钨铼丝或高铼丝绕制而成；上述阴极筒由厚度为0.02mm至0.2mm的钼和/或钨材料制备而成；上述绝缘介质填充在热丝和阴极筒之间，该绝缘介质由氧化铝粉烧制而成；上述控制极和阳极为电子枪的电子光学聚焦部件，用于对阴极发射出来的电子注进行静电聚焦。
其中，上述阴极热屏蔽支持组件对阴极提供结构支撑；阴极热屏蔽支持组件采用由厚度为0.02mm至0.2mm的钽、钼或钨制备而成，并采用双层热屏蔽结构和开槽结构。
上述阴极电极支持组件采用厚度为0.1mm至1mm的瓷封合金、镍铜合金、氧化铝陶瓷或氧化铍陶瓷制备而成。
本发明实施例提供的电子枪采用直径长度为1mm至10mm，高度为1mm至10mm，质量为0.02g至2g的阴极，且阴极头采用直径为1mm至10mm、高度为1mm至5mm、且质量为0.01g至1g的钡钨材料制备而成，能够减小阴极头的质量；另外，还对热丝和阴极筒的尺寸和材料均进行了优化，提升了阴极加热载荷比，加热组件的质量与阴极质量的比值，进而提升了阴极的加热效率；同时还提升了阴极承受大电流冲击的能力，使此电子枪的加热更有保障。
附图说明
图1示出了本发明实施例提供的行波管的电子枪的结构示意图；
图2示出了本发明实施例提供的阴极的结构示意图；
图3示出了本发明实施例提供的阴极支持组件的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
考虑到电子枪作为行波管的心脏，其启动时间的多少直接决定了行波管启动时间。而相关技术中的电子枪的阴极启动时间一般不小于3分钟，致使行波管启动时间较长，不能满足实际应用的需要。基于此，本发明实施例提供了一种行波管的电子枪，参见图1至图3，其中，图1所示为行波管(例如：S、C波段的行波管)的电子枪的结构示意图，该电子枪包括5部分，分别是：阴极1、支撑阴极1的阴极支持组件2、对电子枪内的部件进行结构支撑和真空密封的枪壳组件3、控制极4和阳极5。
其中，图2所示为阴极的结构示意图，该阴极1由阴极头11和加热组件12组成；该加热组件12由热丝121、阴极筒122和绝缘介质123组成。
图3所示为阴极支持组件的结构示意图，该阴极支持组件2由阴极热屏蔽支持组件21和阴极电极支持组件22组成；
本实施例中，阴极1的直径长度为1mm至10mm，高度为1mm至10mm，质量为0.02g至2g；阴极头11采用直径为1mm至10mm、高度为1mm至5mm、且质量为0.01g至1g的钡钨材料制备而成；
热丝121采用直径为0.01mm至1mm的钨丝、钨铼丝或高铼丝等材料绕制而成；
阴极筒122由厚度为0.02mm至0.2mm的钼和/或钨等材料制备而成；
绝缘介质123填充在热丝121和阴极筒122之间，该绝缘介质123由氧化铝粉烧制而成；
控制极4和阳极5为电子枪的电子光学聚焦部件，用于对阴极发射出来的电子注进行静电聚焦。
本发明实施例提供的电子枪采用直径长度为1mm至10mm，高度为1mm至10mm，质量为0.02g至2g的阴极，且阴极头采用直径为1mm至10mm、高度为1mm至5mm、且质量为0.01g至1g的钡钨材料制备而成，能够减小阴极头的质量；另外，还对热丝和阴极筒的尺寸和材料均进行了优化，提升了阴极加热载荷比，加热组件的质量与阴极质量的比值，进而提升了阴极的加热效率；同时还提升了阴极承受大电流冲击的能力，使此电子枪的加热更有保障。
具体实现时，可以采用上述阴极热屏蔽支持组件21对阴极1提供结构支撑；阴极热屏蔽支持组件21采用由厚度为0.02mm至0.2mm的钽、钼或钨等材料制备而成，并采用双层热屏蔽结构和开槽结构。
上述阴极电极支持组件采用厚度为0.1mm至1mm的瓷封合金、镍铜合金、氧化铝陶瓷或氧化铍陶瓷制备而成。
为了实现行波管快速启动，本实施例主要采用电子枪的快速启动，即实现电子枪阴极的快速加热，具体为实现阴极头电子发射面的快速加热。根据热力学分析：
其中，dQ为热丝组件的提供的能量，为阴极吸收的热量，c为阴极比热，为阴极质量，dt为阴极升高的温度，dQc阴极通过热传导损失的热量，dQr为阴极通过热辐射损失的热量。基于此，上述S、C波段行波管的电子枪，通过减小阴极质量、减小阴极导热路径、改进电子枪结构，实现了行波管的启动时间≤20s，工作寿命≥1000h，其阴极耐浪涌电流冲击次数≥5000次，满足快速启动S、C波段行波管的使用需求。
以S、C波段行波管为例，上述阴极对行波管提供电子注，具体实现时，阴极的工作温度优选800℃～1400℃，直径φ1～φ10mm，高度1～10mm，质量0.02～2g，这样，其能够承受≤10A浪涌电流的冲击。阴极头采用钡钨制备得到，直径φ1～φ10mm，高度1～5mm，质量0.01～1g。热丝由直径φ0.01mm至φ1mm的钨丝或者钨铼丝或者高铼丝绕制，通过减小热丝引出线长度、对热丝引出线加粗或者缠绕芯杆，将阴极承受浪涌电流冲击的能力从≤5A提高到≤10A，同时减小引出线焦耳热损耗。阴极筒由钼、钨等制备得到，厚度0.02～0.2mm。在热丝和阴极筒之间填充绝缘介质，绝缘介质由氧化铝粉烧制得到。阴极加热载荷比，加热组件的质量与阴极质量的比值，由传统阴极不大于50％提高到大于80％，提高阴极加热效率。
上述阴极热屏蔽支持组件对阴极提供结构支撑，同时对阴极提供热量屏蔽，减小了阴极热辐射能量损耗。同时，阴极热屏蔽支持组件采用双层热屏蔽结构，由厚度为0.02～0.2mm的钽、钼、钨等金属制备，同时采用开槽结构，减小热传导路径。阴极电极支持组件采用瓷封合金、镍铜合金、氧化铝陶瓷、氧化铍陶瓷制备。在结构设计上，上述阴极热屏蔽支持组件增加了热传导路程，减小热传导路径，结构件厚度为0.1～1mm。
以上实施例的行波管的电子枪，经试验，该电子枪的启动时间小于20秒，启动时间为传统行波管电子枪启动时间的1/8，缩短了行波管的启动时间，提升了通讯系统的快速反应能力。该电子枪可以应用在S、C波段的行波管中，也可以应用于其他频段的行波管。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种行波管的电子枪，其特征在于，所述电子枪包括：阴极、支撑所述阴极的阴极支持组件、控制极、阳极以及对所述电子枪内的部件进行结构支撑和真空密封的枪壳组件；其中，所述阴极由阴极头和加热组件组成；所述加热组件由热丝、阴极筒和绝缘介质组成；所述阴极支持组件由阴极热屏蔽支持组件和阴极电极支持组件组成；
所述阴极的直径长度为1mm至10mm，高度为1mm至10mm，质量为0.02g至2g；所述阴极头采用直径为1mm至10mm、高度为1mm至5mm、且质量为0.01g至1g的钡钨材料制备而成；
所述热丝采用直径为0.01mm至1mm的钨丝、钨铼丝或高铼丝绕制而成；
所述阴极筒由厚度为0.02mm至0.2mm的钼和/或钨材料制备而成；
所述绝缘介质填充在所述热丝和所述阴极筒之间，所述绝缘介质由氧化铝粉烧制而成；
所述控制极和所述阳极为所述电子枪的电子光学聚焦部件，用于对所述阴极发射出来的电子注进行静电聚焦。
2.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述阴极热屏蔽支持组件对所述阴极提供结构支撑；所述阴极热屏蔽支持组件采用由厚度为0.02mm至0.2mm的钽、钼或钨制备而成，并采用双层热屏蔽结构和开槽结构。
3.根据权利要求1所述的电子枪，其特征在于，所述阴极电极支持组件采用厚度为0.1mm至1mm的瓷封合金、镍铜合金、氧化铝陶瓷或氧化铍陶瓷制备而成。
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