CN105023820B - 一种多注阴极组件的真空处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多注阴极组件的真空处理方法，首先对阴极组件进行烘烤排气，去除封装玻管内外表面吸附的水蒸气，然后对阴极组件进行加电除气，抽走阴极上吸附的气体和杂质，对安装的阳极进行除气，在阴阳两极之间通上直流电压进行阳极除气，在热子组件不同功率下，测量出不同脉冲阳极高压下的阴极发射电流，绘出伏安特性曲线，最后将阴极组件进行真空封离，得到放气量小、发射电流稳定的多注阴极，阴极组件真空处理质量高，阴极发射表面光亮无明显缺陷，阴极组件发射性能均匀性好，稳定性高，保存周期长，可满足行波管阴极制备的需要，具有良好的应用前景。

Description

一种多注阴极组件的真空处理方法

技术领域

本发明涉及一种多注阴极组件的真空处理方法,属于微波电真空技术领域。

背景技术

与传统的单注行波管相比，多注行波管最主要的优点就在于体积小、重量轻，工作电压更低，为此增大整管输出功率必须依靠提高与之匹配的多注阴极发射电流，在设计多注阴极时，需要充分考虑到耐离子轰击、耐高压、耐中毒、耐振动、耐冲击、抗打火、发射能力以及寿命长等诸多因素。

多注阴极的本体结构是由能够产生金属钡的活性物质和作为载体的钨铼合金海绵体组成，其工作机理由单原子层偶极子理论通常认为是，在工作温度时，活性物质中还原来的钡沿钨铼合金海绵体内的孔道扩散至表面，形成单原子的钡层，得到以钨铼合金为基体的钡‐氧‐钨和钡‐氧‐铼表面机制，从而降低了逸出功，增大了多注阴极的发射电流密度，并且在多注阴极工作期间钡的耗损也可以得到相应的连续补充，因此它能够长久地维持高电流密度的稳定电子发射。

随着多注行波管向大功率和高效率的发展，多注阴极出现放气量增多对整管真空度影响大，发射电流不稳定等缺点，为了弥补这些缺点，如何将多注阴极组件进行真空处理，提前释放阴极组件金属材料内的气体，是当前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的多注阴极出现放气量增多对整管真空度影响大，发射电流不稳定等缺点，提供的一种多注阴极组件的真空处理方法，提前释放阴极组件金属材料内的气体，对阴极进行老炼激活，经过阳极除气后进行测试，鉴定阴极发射电流的大小和稳定性，从而满足多注行波管发展的需求，具有良好的应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种多注阴极组件的真空处理方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤(1)，将阴极组件封上排气台，进行烘烤排气，去除封装阴极组件的玻管内外表面吸附的水蒸气；

步骤(2)，接通阴极组件的热子组件电路，进行加电除气；

步骤(3)，在阴阳两极之间通上电压，使阴极组件发射面出来的电子在电势场下加速撞击在阳极上，对阳极进行除气；

步骤(4)，接通阴极组件的测试电路，进行阴极测试，绘制出伏安特性曲线图；

步骤(5)，对排气台上的阴极组件进行冷却，并将阴极组件冷封离取下，判断是否符合标准，完成真空处理。

前述的一种多注阴极组件的真空处理方法，其特征在于：

步骤(1)所述将阴极组件封上排气台，进行烘烤排气的过程，包括以下步骤，

(1)升起排气台的钟罩，打开放气阀，缓慢充入氮气，用火枪把内装有阴极组件的玻管封在排气台上的梳形管上，将放气阀关闭，停止通氮气；

(2)打开排气台的机械泵和管道阀门，对玻管进行排气，使玻管的真空度达到2×10⁰～1×10^-1Pa，启动分子泵，再次对玻管进行排气，使玻管的真空度达到3×10^-4～8×10^{- 4}Pa；

(3)降下排气台的钟罩，当玻管的真空度大于等于2×10^-4Pa时，接通烘箱加热电源，使烘箱内温度升至400±10℃，升温速度≤4°C/min，当烘箱温度升至300±30℃时，接通管道烘烤，管道烘烤设定为150℃保温，在对装有阴极组件的玻管进行除气；

(4)排气过程中钟罩内的真空度变差至5×10^-4Pa，将装有阴极组件的玻管在400±10℃的温度下持续一个小时，持续时间结束时的真空度大于等于5×10^-5Pa，烘箱内温度降至300±20℃，降速为160～180℃/h，断开管道烘烤，自动停止烘箱加热，开始自然冷却，直至烘箱内温度为170℃以下，将烘箱完全升起，此时玻管内的真空度大于等于2×10^-5Pa。

前述的一种多注阴极组件的真空处理方法，其特征在于：

步骤(2)，接通阴极组件的热子组件电路的方法为用导线并联排气台上的梳形管上的阴极组件内的灯丝引线，将其与阴极测试电源的接线柱连接起来，接通灯丝电源，并提高灯丝电压，用高温计测量阴极组件发射表面的钼筒的每个阴极的温度，将灯丝的电压降至零，然后切断灯丝电源。

前述的一种多注阴极组件的真空处理方法，其特征在于：

步骤(3)，在阴阳两极之间通上电压，对阳极进行除气的过程为，将阳极引线接通阳极电源，增大阳极电压，逐级提高阳极电流，每级≤5毫安，每一级上保持时间大于等于5分钟，使分布在阳极上的功率达到4.5～5W，并在此功率下保持时间大于等于15分钟，保持时间结束后，玻管的真空度大于等于2.7×10^-6Pa，将阳极电压降至零，将阳极引线与阳极电源断开。

前述的一种多注阴极组件的真空处理方法，其特征在于：

步骤(4)，接通阴极组件的测试电路，进行阴极测试的过程为，

(1)将高压引线接到阳极引线上，并将示波器与测试电源、电流钳的一端连接起来，再按照电流钳另一端上指示的电流方向把电流钳夹高压引线上；

(2)将阴极组件的温度加热到T_K＝1020+10℃,保持时间为2～3min后，再次测量阴极组件的温度TK，并确保温度没有改变，接通高压引线引入脉冲电压；

(3)逐级增加阳极和阴极之间的电压，电压≤5KV，阳极电流≤5A，测量阴极组件的工作温度点，绘制出伏安特性曲线图；

(4)将脉冲电压降至零伏，断开脉冲电源，再将灯丝电压降至零伏，断开灯丝电源。

前述的一种多注阴极组件的真空处理方法，其特征在于：测量阴极组件的工作温度点包括1100℃±10℃、1050℃±10℃、1000℃±10℃、950℃±10℃四个工作温度点。

前述的一种多注阴极组件的真空处理方法，其特征在于：步骤(5)对排气台上的阴极组件进行冷却，并将阴极组件冷封离取下，判断是否符合标准的过程为，

(1)将玻管管脚上的引线与电源断开，冷却至少一个小时；

(2)用火枪将阴极上装有阳极的玻管与排气台的梳形管切割开，关闭排气台，用显微镜检测阴极组件，判断是否符合标准，完成真空处理。

本发明的有益效果是：本发明的多注阴极组件的真空处理方法，首先对阴极组件进行烘烤排气，去除封装玻管内外表面吸附的水蒸气，然后对阴极组件进行加电除气，抽走阴极上吸附的气体和杂质，对安装的阳极进行除气，在阴阳两极之间通上直流电压进行阳极除气，在热子组件不同功率下，测量出不同脉冲阳极高压下的阴极发射电流，绘出伏安特性曲线，最后将阴极组件进行真空封离，得到放气量小、发射电流稳定的多注阴极，存在以下优点，

1)阴极组件真空处理质量高，阴极发射表面光亮无明显缺陷；

2)阴极组件发射性能均匀性好，每一个小孔发射电流一致性高；

3)阴极组件真空处理工艺稳定性高；

4)冷封离后的阴极组件保存真空度高，保存周期长，可满足行波管阴极制备的需要，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的多注阴极组件的真空处理方法的流程图。

图2是本发明的接通阴极组件的热子组件电路的电路连接图。

图3是本发明的在阴阳两极之间通上电压的电路连接图。

图4是本发明的接通阴极组件的测试电路的电路连接图。

图5是本发明的在各阴极工作温度点进行阴极测试的伏安特性曲线图。

具体实施方式

下面将结合说明书附图，对本发明作进一步说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的注阴极组件的真空处理方法，首先对阴极组件进行烘烤排气，去除封装玻管内外表面吸附的水蒸气，然后对阴极组件进行加电除气，抽走阴极上吸附的气体和杂质，对安装的阳极进行除气，在阴阳两极之间通上直流电压进行阳极除气，在热子组件不同功率下，测量出不同脉冲阳极高压下的阴极发射电流，绘出伏安特性曲线，最后将阴极组件进行真空封离，得到放气量小、发射电流稳定的多注阴极，如图1所示，具体包括以下步骤，

步骤(1)，将阴极组件封上排气台，进行烘烤排气，去除封装阴极组件的玻管内外表面吸附的水蒸气，其过程包括以下步骤，

(1)升起排气台的钟罩，打开放气阀，缓慢充入氮气，用火枪把内装有阴极组件的玻管封在排气台上的梳形管上，将放气阀关闭，停止通氮气；

(2)打开排气台的机械泵和管道阀门，对玻管进行排气，使玻管的真空度达到2×10⁰～1×10^-1Pa，启动分子泵，再次对玻管进行排气，使玻管的真空度达到3×10^-4～8×10^{- 4}Pa；

(3)降下排气台的钟罩，当玻管的真空度大于等于2×10^-4Pa时，接通烘箱加热电源，使烘箱内温度升至400±10℃，升温速度≤4°C/min，当烘箱温度升至300±30℃时，接通管道烘烤，管道烘烤设定为150℃保温，在对装有阴极组件的玻管进行除气；

(4)排气过程中钟罩内的真空度变差至5×10^-4Pa，将装有阴极组件的玻管在400±10℃的温度下持续一个小时，持续时间结束时的真空度大于等于5×10^-5Pa，烘箱内温度降至300±20℃，降速为160～180℃/h，断开管道烘烤，自动停止烘箱加热，开始自然冷却，直至烘箱内温度为170℃以下，将烘箱完全升起，此时玻管内的真空度大于等于2×10^-5Pa；

步骤(2)，接通阴极组件的热子组件电路，进行加电除气，其方法为根据图2所示，用导线并联排气台上的梳形管上的阴极组件内的灯丝引线，将其与阴极测试电源的接线柱连接起来，接通灯丝电源，并提高灯丝电压，提高过程按照表1规定的状态进行处理，

表1提高灯丝电压的过程表

并高温计测量阴极组件发射表面的钼筒的每个阴极的温度，将灯丝的电压降至零，然后切断灯丝电源。

步骤(3)，在阴阳两极之间通上电压，使阴极组件发射面出来的电子在电势场下加速撞击在阳极上，对阳极进行除气，其过程为，如图3所示，将阳极引线接通阳极电源，增大阳极电压，逐级提高阳极电流，每级≤5毫安，每一级上保持时间大于等于5分钟，使分布在阳极上的功率达到4.5～5W，并在此功率下保持时间大于等于15分钟，保持时间结束后，玻管的真空度大于等于2.7×10^-6Pa，将阳极电压降至零，将阳极引线与阳极电源断开；

步骤(4)，接通阴极组件的测试电路，进行阴极测试，绘制出伏安特性曲线图，其过程为，

(1)如图4所示，将高压引线接到阳极引线上，并将示波器与测试电源、电流钳的一端连接起来，再按照电流钳另一端上指示的电流方向把电流钳夹高压引线上；

(2)将阴极组件的温度加热到T_K＝1020+10℃,保持时间为2～3min后，再次测量阴极组件的温度TK，并确保温度没有改变，接通高压引线引入脉冲电压；

(3)逐级增加阳极和阴极之间的电压，电压≤5KV，阳极电流≤5A，测量阴极组件的工作温度点，工作温度点包括1100℃±10℃、1050℃±10℃、1000℃±10℃、950℃±10℃四个工作温度点,绘制出伏安特性曲线图，如图5所示，1是阴极温度为1100℃时的伏安特性曲线；2是阴极温度为1050℃时的伏安特性曲线；3是阴极温度为1000℃时的伏安特性曲线；4是阴极温度为950℃时的伏安特性曲线；

(4)将脉冲电压降至零伏，断开脉冲电源，再将灯丝电压降至零伏，断开灯丝电源；

步骤(5)，对排气台上的阴极组件进行冷却，并将阴极组件冷封离取下，判断是否符合标准，完成真空处理，其过程为，

(1)将玻管管脚上的引线与电源断开，冷却至少一个小时；

(2)用火枪将阴极上装有阳极的玻管与排气台的梳形管切割开，关闭排气台，用显微镜(放大倍数为16倍)检测阴极组件，判断是否符合标准，完成真空处理，符合标准的阴极组的阴极发射表面是无光泽、灰色，不允许发射表面有外来杂质、缺口、氧化、水化和裂纹、膜层起泡和脱落现象刀具留下的痕迹和没有完全被镀层覆盖的点、阴极整个表面被氧化、有外来杂质。

本发明的阴极组件的发射表面上加工成9个Ф1.0mm，在占空比为0.0125％的脉冲条件下，阴极温度为1100℃时，阴极发射电流密度达到20A/cm²，能够用于多注行波管的阴极制备，真空处理后的多注阴极，减小了整管放气量，提高了真空度，避免了阴极工作不稳定性，延长了阴极寿命。在某大功率多注行波管中，采取这种方法的多注阴极，整管真空度从5.7×10^-5Pa提高到2.7×10^-6Pa，寿命达到10000小时以上。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种多注阴极组件的真空处理方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤（1），将阴极组件封上排气台，进行烘烤排气，去除封装阴极组件的玻管内外表面吸附的水蒸气；

步骤（2），接通阴极组件的热子组件电路，进行加电除气；

步骤（3），在阴阳两极之间通上电压，使阴极组件发射面出来的电子在电势场下加速撞击在阳极上，对阳极进行除气；

步骤（4），接通阴极组件的测试电路，进行阴极测试，绘制出伏安特性曲线图；

步骤（5），对排气台上的阴极组件进行冷却，并将阴极组件冷封离取下，判断是否符合标准，完成真空处理；

其中，步骤（1）所述将阴极组件封上排气台，进行烘烤排气的过程，包括以下步骤，

（1）升起排气台的钟罩，打开放气阀，缓慢充入氮气，用火枪把内装有阴极组件的玻管封在排气台上的梳形管上，将放气阀关闭，停止通氮气；

（2）打开排气台的机械泵和管道阀门，对玻管进行排气，使玻管的真空度达到2×10⁰～1×10^-1Pa，启动分子泵，再次对玻管进行排气，使玻管的真空度达到3×10^-4～8×10^-4Pa；

（3）降下排气台的钟罩，当玻管的真空度大于等于2×10^-4Pa时，接通烘箱加热电源，使烘箱内温度升至400±10℃，升温速度≤4°C/min，当烘箱温度升至300±30℃时，接通管道烘烤，管道烘烤设定为150℃保温，在对装有阴极组件的玻管进行除气；

（4）排气过程中钟罩内的真空度变差至5×10^-4Pa，将装有阴极组件的玻管在400±10℃的温度下持续一个小时，持续时间结束时的真空度大于等于5×10^-5Pa，烘箱内温度降至300±20°C，降速为160～180℃/h，断开管道烘烤，自动停止烘箱加热，开始自然冷却，直至烘箱内温度为170℃以下，将烘箱完全升起，此时玻管内的真空度大于等于2×10^-5Pa。

2.根据权利要求1所述的一种多注阴极组件的真空处理方法，其特征在于：

步骤（2），接通阴极组件的热子组件电路的方法为用导线并联排气台上的梳形管上的阴极组件内的灯丝引线，将其与阴极测试电源的接线柱连接起来，接通灯丝电源，并提高灯丝电压，用高温计测量阴极组件发射表面的钼筒的每个阴极的温度，将灯丝的电压降至零，然后切断灯丝电源。

3.根据权利要求1所述的一种多注阴极组件的真空处理方法，其特征在于：

步骤（3），在阴阳两极之间通上电压，对阳极进行除气的过程为，将阳极引线接通阳极电源，增大阳极电压，逐级提高阳极电流，每级≤5毫安，每一级上保持时间大于等于5分钟，使分布在阳极上的功率达到4.5～5W，并在此功率下保持时间大于等于15分钟，保持时间结束后，玻管的真空度大于等于2.7×10^-6Pa，将阳极电压降至零，将阳极引线与阳极电源断开。

4.根据权利要求1所述的一种多注阴极组件的真空处理方法，其特征在于：

步骤（4），接通阴极组件的测试电路，进行阴极测试的过程为，

（1）将高压引线接到阳极引线上，并将示波器与测试电源、电流钳的一端连接起来，再按照电流钳另一端上指示的电流方向把电流钳夹高压引线上；

（2）将阴极组件的温度加热到T_K=1020+10 ℃,保持时间为2～3min后，再次测量阴极组件的温度TK，并确保温度没有改变，接通高压引线引入脉冲电压；

（3）逐级增加阳极和阴极之间的电压，电压≤5KV，阳极电流≤5A，测量阴极组件的工作温度点，绘制出伏安特性曲线图；

（4）将脉冲电压降至零伏，断开脉冲电源，再将灯丝电压降至零伏，断开灯丝电源。

5.根据权利要求4所述的一种多注阴极组件的真空处理方法，其特征在于： 测量阴极组件的工作温度点包括1100℃±10℃、1050℃±10℃、1000℃±10℃、950℃±10℃四个工作温度点。

6.根据权利要求1所述的一种多注阴极组件的真空处理方法，其特征在于：步骤（5）对排气台上的阴极组件进行冷却，并将阴极组件冷封离取下，判断是否符合标准的过程为，

（1）将玻管管脚上的引线与电源断开，冷却至少一个小时；

（2）用火枪将阴极上装有阳极的玻管与排气台的梳形管切割开，关闭排气台，用显微镜检测阴极组件，判断是否符合标准，完成真空处理。