CN105190822B - 磁控管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种4G磁控管。所述磁控管可以包括阳极，所述阳极包括圆柱形构件；以及设置于所述圆柱形构件内的阳极叶片，在所述圆柱形构件和阳极叶片之间定义了谐振腔；以及分配器阴极，适用于加热并同轴设置于所述阳极内。所述磁控管可以在大约850℃和1050℃的范围之间操作。所述磁控管可以包括传导冷却。所述磁控管可以包括创造性地阳极和阴极结构。本发明还提供了一种用于大体上同时制备多个磁控管管路的方法。

Description

磁控管

相关申请的交叉引用

本申请要求以下申请的优先权：美国临时申请，申请号为61/771559，提交日2013年3月1日，发明名称为用于无极灯的磁控管的传导冷却；美国临时申请，申请号为61/771594，提交日2013年3月1日，发明名称为低电磁泄漏磁控管；美国临时申请，申请号为61/771602，提交日2013年3月1日，发明名称为4G磁控管；美国临时申请，申请号为61/779107，提交日2013年3月13号，发明名称4G磁控管；美国临时申请，申请号61/771613，提交日2013年3月1日，发明名称为用于4G磁控管的加工室。

本申请与名称为“硫灯”的PCT申请相关，其由本申请的发明人，与本申请在同一日提交。

技术领域

本发明涉及一种磁控管，并且更具体地涉及一种所谓的4G磁控管，其可以提供降低的操作温度并且降低电磁泄漏，以及加工方法。

背景技术

磁控管是一种非常高效和经济的微波能量来源，因而被广泛地应用于微波炉等各种应用中。磁控管也可以应用于对例如硫灯，街灯，以及本申请的发明人在与本申请同一日提交的名称为“硫灯”的申请中公开的硫灯提供能量。例如，硫灯可以为由微波能量驱动，磁控管驱动的无极放电灯。这一申请的已知的所述使用的磁控管是所谓的“3G”磁控管，其最初是为微波炉使用而开发。

在3G磁控管典型的实施例中，所述磁控管主要是为了适应微波炉的使用，具有大约3000小时的短寿命，并具有大约700-1300W的高有效功率。而且，一般而言，所述3G磁控管由风扇冷却，其具有马达和其他运动部件，以及具有钨丝类型的阴极(3％钍)。此外，所述3G磁控管典型地是直接加热类型，具有～1800℃的操作温度，并包括铁氧体磁铁，所述磁铁一般体积较大，并且对温度敏感。

虽然3G磁控管是一种非常高效的、廉价的适合微波炉使用的微波能量源，但是，其不兼容其他使用，例如用于前述的街道照明目的。在这些其他申请中的所述3G磁控管的一个最严重的问题，例如照明使用中，是3G磁控管的短寿命。例如，当与其他传统的放电灯的寿命相比，这些金属卤化物灯典型地具有8000小时，并且钠灯具有12000小时的寿命；所述3G磁控管的寿命非常短，其可以偶尔达到10000小时，但是依然远远不能令人满意，特别在例如街道照明的某些应用中。

3G磁控管的短寿命的一个重要原因为用钨丝作为阴极。这种类型的阴极在高温下运行，并且在钨中添加钍以帮助电子发射，因此这种类型的阴极迅速蒸发。如果使用这种类型的阴极，实质上提高所述3G磁控管的寿命是非常困难的。

所述3G磁控管的一个额外的问题是冷却风扇，其需要电动机驱动。例如风扇和电机等运动部件随着时间的推移最终发生故障。而且，所述磁控管内的用于冷却风扇的开口可能允许臭虫和灰尘进入。

然而，由于磁控管产生微波的同时也产生热量，为了正确操作，这个热量必须迅速消散。在传统的微波炉中使用的磁控管中，一些薄的铝散热翅片压装在所述磁控管的外壁上，并且通过来自上述的冷却风扇的强制空气流来冷却。虽然这种冷却方法是非常高效，并且对家用微波炉是足够的，但是它不适合使用在照明应用中，尤其是由于各种原因，需要最少持续时间为多年的标定寿命的照明应用。例如，所述冷却风扇马达可能是机械故障源，并且需要在具有最小持续时间的长寿命的应用的服务问题。而且，所述冷却风扇和马达消耗比完全用于例如照明等某一应用的所需的能量更多的能量，并且占用比完全用于照明的所需空间更多的空间，这使得比必须要安装磁控管到现有的照明灯具所提供的空间内更难。

大多数磁控管具有谐振腔，其构造有由例如铜等高导电材料形成的叶片，所述铜还是一个极好的热导体。在磁控管中的大部分热源集中到设置在所述磁控管阴极最近的叶片的边缘附近。更具体地，主要的热源包括阴极本身，其通过阴极加热器加热以产生自由电子。因此，所述阴极直接辐射热量到阳极叶片的边缘上，所述阳极叶片面向所述阴极，并且与所述阴极最接近。而且，所述自由电子受到磁场影响，并且在阴极和阳极之间形成旋转的电子束。另一个重要的热源是面对阴极的相同的阳极叶片产生的电流，由于这些自由电子失去能量至阳极内所产生的微波，并且在所述阳极叶片的尖端被收集。

所述磁控管的一些部件是对这个热量敏感的，包括耦合环和磁铁。所述耦合环被设置在接近所述热的叶片的顶端，并且因此暴露于其高温中。除非热量被快速去除，否则它能导致所述耦合环的热变形，由此导致了热疲劳并缩短了它们的寿命，并且也能不想要地改变所述磁控管的谐振频率。

所述3G磁控管的另一个问题是铁氧体磁体用于产生磁场，其对所述磁控管的正确操作是决定性的。虽然所述铁氧体磁体是产生磁场的廉价的方式，但是其体积较大，而且对温度的改变敏感。由于所述铁氧体磁体的温度系数较大，它并不适用于户外使用，例如在街道照明中。即，部分地，由于所述磁体的磁场强度受升高的温度产生相反地影响，因此相反地影响所述磁控管的操作。在现有技术中，所述磁控管阳极的侧壁整个是由单一铜块制备，并且热量很容易传导至所述阳极的顶部和底部，此处设置有形成磁场的磁体。现有技术中的磁控管，例如那些在家用微波炉中使用的磁控管，通过结合薄的铝叶片到所述磁控管的阳极的外侧来散发热量，否则所述热量将过度地加热所述磁体，并且通过由马达驱动的风扇强制空气通过所述叶片。

然而进一步，虽然磁控管通过天线辐射其大部分微波能量，但是很难避免少量的电磁(EM)能量从所述磁控管的外表(aspects)泄漏，例如通过所述磁控管的阴极的高压电源线。这些泄漏对磁控管的操作产生了不利影响。

为通过其阴极端减少或者屏蔽所述磁控管的电磁泄漏，已经做出了努力。因为，例如甚至非常低水平的电磁泄漏也能干涉计算机、通信设备、传感器等。电磁兼容水平的规则在某些应用中是非常严格的，例如用于街道照明应用，比起其他应用而言，例如家用烤箱应用。

为满足监督管理和性能需求，抑制电磁泄漏的三个阶段的努力可以被运用。第一阶段是控制源侧，即以最小化朝向所述阴极端的微波泄漏部分的方式设计和操作磁控管。第二阶段是吸收或者阻止所述微波能量朝向所述磁控管外部传播。第三阶段是屏蔽，即通过屏蔽箱封闭所述整个阴极端。

例如在家用微波炉用大多数磁控管中，为了限制电磁泄漏，顶部和底部同心的上述耦合环对的多个缩短了所述前文提及的形成所述磁控管阳极的叶片环路。在现有实施例中，耦合环一般交替地附接到阳极叶片上，即，如果一个同心的顶部环，例如内部顶部耦合环，接触给定的阳极叶片，其相应地同心的下部环，例如在本示例中的内部底部环，不接触相同的阳极叶片。这被称为不对称型耦合环配置。

所述阴极位于所述磁控环内的谐振阳极腔的中心。所述阴极一般被加热。同样地，所述阴极和包含其中的加热器从相应地导线接收馈送。所述阴极-加热器导线可以具有一对金属板，其能在一定程度上阻止电磁泄漏，但其性能远远不能令人满意。为达到阻止电磁泄漏的期望水平，需要更系统的测量，以及全新的设计。

在所述阴极组件的末端，滤波器电路通常被安装和封闭在屏蔽箱中。然而，所述滤波器电路仅仅对低频噪声是有效地，并且对典型的电磁泄漏的高频成分是无效的。所述屏蔽箱通常压装到所述阴极组件，并且所述主要的微波频率泄漏的屏蔽作用是可疑的。

由本发明的发明者下文公开的4G磁控管中，使用了分配器阴极(dispensercathode)。所述分配器阴极在非常低的温度(～950℃)下运行，并且所述活性材料，即所述钡连续地从钨矩阵结构中分散。所述分配器阴极相对于已知的磁控管运行在更低的温度，并且同时可以提供非常长的寿命。

然而，提供如此长寿命的分配器阴极需要操作在UHV(Ultra High Vacuum，超高真空)环境，例如在10^-8Torr或者更低。为了达到这种条件，在制造和加工所述4G磁控管必须非常小心地操作。而且，所述分配器阴极需要激活工艺，这只能通过发射测试来检查。

在批量生产的情况下，执行工艺来创造4G磁控管提出了挑战。所述UHV条件仅能够在严格密封的环境下，通过长时间抽真空工艺和加热除气工艺来获得。因此，连续加工来生产磁控管是不切实际的，并且一般需要一批工作加工。而且所述4G磁控管与3G磁控管使用不同的阴极，因此用于3G磁控管的加工技术对用于4G磁控管的设计加工系统没有帮助。

因此，需求存在于整体性能的改进、电磁泄漏、温度控制以及磁控管的加工。

发明内容

本发明是和包括磁控管。所述磁控管可以包括阳极，所述阳极包括圆柱形构件和设置于所述圆柱形构件内的阳极叶片，在所述圆柱形构件和阳极叶片之间定义了谐振腔，以及分配器阴极，适用于加热并同轴设置于所述阳极内。

所述磁控管可在约850-1050℃的温度范围内操作。因此，本发明的磁控管可能有大约160000个小时的阴极寿命。该分配器阴极可以包括活性钡阴极。

本发明可以包括用于接近于所述分配器阴极的阳极叶片的尖端的传导冷却。而且，所述阴极的加热包括间接加热。本发明的磁控管可以也包括多个耦合环，所述多个耦合环同心缚住(secured about)所述阳极叶片之中的多个，由此最小化产生的电磁泄漏功率，所述同心的耦合环的每个形成顶部和底部耦合环部，其互相对称。

而且，所述分配器阴极可以包括第一空心圆柱壳，封闭钎焊于其第一端的加热器丝，以及在第二端处，连接到第一线；以及第二空心圆柱壳，至少部分封闭所述第一空心圆柱壳，其中，所述第二空心圆柱壳设置有真空袋，其能消除从第一线的电磁泄漏功率。另外，产生磁场的磁体之一可以包括高残余磁体，其具有强大的矫顽力，例如包括SmCo和NdFe之一的磁体。

另外，公开了一种单独通过热传导用于冷却磁控管的装置。所述装置包括具有外侧壁的阳极，其具有通过具有高热导率的部件传导热量至大气的中央部，以及具有低的热导率的上部和下部部分，其将磁控管磁体从热量处隔离。

本发明还包括一种用于磁控管的独特的阳极结构。所述阳极结构包括圆柱形阳极，其定义了多个微波谐振腔，其中多个微波谐振腔的每一个通过圆柱形阳极的各自的部分和两个径向设置的阳极叶片被约束，以及其中，多个微波谐振腔从关于适合于加热的中心阴极的垂直轴径向设置；以及多个耦合环，其同心缚住所述阳极叶片之中的多个，由此最小化产生的电磁泄漏功率，所述同心的耦合环的每个形成顶部和底部耦合环部，其互相对称。

本发明还可包括一种用于磁控管的阴极结构。所述阴极结构可以包括第一空心圆柱壳，封闭钎焊于其第一端的加热器丝，以及在第二端处，连接到第一线；以及第二空心圆柱壳，至少部分封闭所述第一空心圆柱壳，其中，所述第二空心圆柱壳设置有真空袋，其能消除从第一线的电磁泄漏功率。

本发明还包括一种大体上同时制备多个磁控管的方法，所述方法包括在洁净室中的加工托盘上装配多个磁控管管路的步骤，每一个磁控管管路包括至少一个阴极和阳极块，所述阳极块包括多个形成为阳极筒的室，所述阳极筒封闭多个横向延伸的阳极叶片；在具有至少三个仓的加工室内批量作业期间，在加工托盘上，UHV环境中，加工所述磁控管管路之中的多个；对至少三个仓进行不同的抽吸；采用加热块封闭加工室；以及在加热块内，处于大约300℃下，烘烤加工室很长一段时间。所述方法可以进一步包括通过风扇强制运动的气体冷却加工室；通过使用供应到所述阴极之中的多个的电流将阴极加热到大约1100℃激活所述阴极之中的多个；剪断磁控管管路。

所述加工托盘可以为大约3m长，并且可以容纳50个磁控管管路。所述加工托盘可以包括四个导电条(bus-bar)，其供应加热器电流和阴极电流至所述阴极，供应阳极电流至所述阳极块，供应温度监测电流。所述阴极的加热可以包括加热到大约950℃，并且所述方法还可以包括在加热到大约950℃期间，测量从所述阴极之中的多个的发射。所述剪断步骤可以包括通过液压刀剪断。所述方法还可以包括用干燥的氮气清洗加工室。此外，所述加工室之中的多个可以被排列以提高吞吐量。

因此，本发明提供了整体性能的改进、电磁泄漏、温度控制以及磁控管的加工。

应当了解，上述的综合描述和下面的详细描述都是示范性和解释性的，并且旨在为所声称的发明提供进一步解释。

附图说明

包括的附图以提供对本发明的进一步理解，并且合并入和构成本说明书的一部分。所述附图说明公开的实施例和/或方面，以及与描述一起，用来解释本发明的原理，其范围由权利要求书确定。

在附图中：

图1示出了磁控管；

图2示出了一个示例的4G磁控管；

图3A示出了分配器阴极；

图3B示出了阴极导线的同轴形式；

图4A示出了用于磁控管的耦合环构造；

图4B示出了用于磁控管的对称的耦合环构造；

图4C示出了用于磁控管的不对称的耦合环构造；

图5A示出了对称和不对称的耦合环构造的能量效率；

图5B示出了对称和不对称的耦合环构造的泄漏功率；

图6A示出了阴极扼流圈的实施例；

图6B示出了阴极扼流圈的实施例；

图6C示出了阴极扼流圈的实施例；

图6D示出了阴极扼流圈的实施例；

图7示出了低轮廓磁控管；

图8为所述阴极扼流圈的屏蔽效果的图示说明；

图9为所述阴极扼流圈的屏蔽效果的图示说明；

图10为所述阴极扼流圈的屏蔽效果的图示说明；

图11为所述阴极扼流圈的屏蔽效果的图示说明；

图12示出了楔形磁控管阳极叶片；

图13示出了根据本公开，在配置为提供传导冷却，结合到包括硫灯泡的灯组件的情况下，典型地完全安装地硫灯装置，所述硫灯装置包括微波组件，所述微波组件包括磁控管；

图14示出了根据本公开，图13的装置的爆炸图，其示出了传导冷却块组件，其包括冷却翅片、具有深的外部槽的冷却板以及一体的阴极屏蔽盖部分；

图15是公开的传导冷却装置的剖视图；

图16示出了根据本公开，从所述阴极到所述阳极叶片尖端，通过一系列结合的高热导率元件，散发到大气中的热量流路径；

图17示出了磁控管天线的实施例；

图18示出了使用泵带的磁控管；

图19示出了用于磁控管的抽吸口；

图20示出了具有三个子组件的磁控管；

图21A示出了分叉的、矩形磁体组件；

图21B示出了分叉的、倒角磁体组件；

图22A示出了在磁体组件中的铁磁极片；

图22B示出了在磁体组件中的场效应；

图23示出了在4G磁控管内的热量流；

图24示出了具有冷却板和阴极屏蔽盖的磁控管；

图25示出了包括滤波器箱和作为冷却板一部分的冷却回路的磁控管；

图26示出了磁控管管路；

图27A示出了典型的磁控管管路加工托盘；

图27B示出了加工托盘和其中的导电条；

图27C示出了在加工托盘上的多个磁控管；

图27D示出了导电条和磁控管管路的互联；

图28示出了用于磁控管加工的多个导电条和真空法兰；

图29A示出了用于磁控管的加工室；

图29B示出了所述加工室的前端；

图29C示出了所述加工室的后端；

图30示出了用于加工磁控管的多个加热和冷却元件；

图31A示出了用于磁控管加工的剪断设备；

图31B示出了用于磁控管加工的剪断系统；以及

图31C示出了用于磁控管加工的剪断系统。

具体实施方式

应该理解，此处提供的所述附图和描述可能已经被简化以说明用于清晰理解本发明的元素，为了清楚的目的，同时删除在典型的类似装置、系统和方法中发现的其他元素。因此，本领域技术人员可以认出其他元素和/或步骤可以是期望的和/或必须的以实现此处所描述的所述设备系统和方法。然而，由于这些元素和步骤在本领域是已知的，并且他们无助于更好地理解本发明，此处可能不提供这些元素和步骤的讨论。本公开被认为固有包括所有这些元素、变化以及本领域技术人员已知的对公开元素和方法的修改。

例如图1所示的截面图中的磁控管，包括电子管，其产生连贯(coherent)的微波辐射。在如所示的所述磁控管1中，从中心阴极10移动至一系列其共同为阳极的谐振腔的电子通过由多个永磁体14产生的磁场设置了路径。所述电子的运动的循环部件在谐振腔14内产生的电压中产生微波频率振荡，所述谐振腔14包括阳极，并且所述阳极连接到发射微波的天线16。磁控管具有多个应用，包括雷达，微波炉，照明应用等。

更具体地，由于建立的电场，电子离开所述阴极10并且朝向所述阳极叶片18加速，所述阳极叶片包括此处自始至终引用的所述谐振腔的壁。在室内或者腔内的阴极和阳极之间存在的强磁场对每个电子产生一个力，所述力与电场和电子的速度向量相互垂直，由此导致所述电子从所述阴极以变化的曲率的路径螺旋远离。由于这个电子云接近阳极，在场的影响下，其落在所述阳极叶片的尖端，并且电子将在速度上或者被延迟，如果它们面对反向场，或者被加速，如果他们处于辅助场附近。

随着所述云接近所述阳极，结果是电子“轮辐(spokes)”的收集，每一个轮辐位于具有反向场谐振器。在振荡的下一半循环，所述场模式将具有相反的极性并且所述轮辐模式将转动以保持其存在于反向场。在电子轮辐模式和场极性之间的同步性允许磁性管在应用输入参数的宽范围下来保持相对稳定操作。

本发明的一个示例性实施例中，所述“4G磁控管”在图2中图示地提供。所述“4G磁控管”可以被应用于在前的应用，例如微波炉，雷达等，而且，例如在街道照明应用中驱动硫灯。

1、分配器阴极

所述4G磁控管的分配器阴极100可以提供长寿命，例如超过100，000小时。而且所述冷却系统120可以完全传导和对流，即典型的所述3G磁控管中的冷却风扇可以被淘汰。而且，所述阳极谐振室140可以被设计为具有低轮廓以致于所述非常薄的磁铁，例如SmCo或NdFe磁铁可以被使用。另外，由于所述阳极谐振室140的设计，因为它们(磁体)几乎全部从所述阴极100产生的热量隔离，所述磁体可以保持在较低的温度。

更具体地，此处讨论的所述4G磁控管可以提供长的寿命，例如100，000小时，160,000小时或者更多。用于所述4G磁控管的能量相比于所述3G磁控管可以处于一个降低的水平，例如处于大约250-400W的范围，并且在所述4G磁控管中可以采用传导，以致于不需要冷却风扇电机或者其他运动部件。

此外，如自始至终引用的，所述4G磁控管可以采用前文讨论的分配器阴极，例如具有内部加热线圈，以及可以具有大约950℃的操作温度，例如处于大约850℃至大约1050℃的范围。本发明的所述降低的温度，阳极室设计以及传导的冷却系统可以允许薄的磁体的使用以在4G磁控管内产生场，例如SmCo和/或NdFe磁铁。此外，所述4G磁控管可以采用阴极侧抽吸(NEG/Ti)，以及可以被剪断。

图3示出了示例的分配器阴极100，其可以设置于本发明以替代已知的钨丝阴极。所述分配器阴极100比已知的钨丝阴极运行在更低的温度。因此提供更长的寿命。大多数高能量管，例如调速管，典型地运行在至少1050℃，具有40,000小时的寿命。熟练的技术人员应该理解随着所述操作温度降低每50℃额度，所述阴极的寿命将翻倍。

如所示，所述分配器阴极可以包括顶帽210、发射极220、密封腔(potted)222、底帽224以及加热器226。而且，所述加热器可以从导线230接收能量。使用例如活性钡阴极的所述分配器阴极的好处可以是包括运行在低的温度，当然也降低需要的加热能量和相应地冷却负担。由于所述阴极辐射热量比例是操作温度的四次方，所述加热器通过辐射的能量损失，当其运行在950℃时，仅仅是阴极运行在1800℃的辐射损失的12％。

更具体地，所有需要的加热器能量，包括通过所述导线的传导损耗，相比40W的钨丝阴极，使用所述分配器阴极时可能小于10W。所述30W加热器能量的节省对于400W级别的磁控管而言，在整体效率上，相当于大约7.5％的增加。

从阴极辐射的热量主要落在阳极叶片尖端18上，其以紧密距离面向所述阴极。由于所述分配器阴极的阴极热辐射在所述叶片尖端的热负荷仅仅是钨丝阴极的12％。这种热负荷的大量减少使得采用通过传导的磁控管冷却系统简单，例如不使用冷却风扇。

另外，所述分配器阴极可以为具有单独的加热器226的间接加热类型。所述发射极可以为内部具有加热器丝插入的中空圆柱状壳体240。所述加热器丝的一端可以附接到所述阴极的顶帽210。另一端可以被连接到导线230，例如钼加热器导线，其可以通过形成为薄壳形的所述阴极导线被屏蔽。这种类型的屏蔽结构的原因是为了防止电弧和阻止电磁泄漏。这种构造在下文中被更详细地讨论。

2、耦合环

在所述磁控管中，所述耦合环(如图1中的150所示)，更具体地在图4中示出，在使得所述磁控管稳定操作和具有高效率上扮演了重要角色。用于4G磁控管的阳极的特征可以包括对称耦合环(SSR)150，如图4B所示，用于对比一般使用在3G磁控管的非对称耦合环(ASR)(图4)。所述SSR的所述能量效率比ASR高，如图5A图表所示。所述SSR的效率达到了89％，其是在这个频率区域内的磁控管的最高效率。

朝向所述阴极端的泄漏功率在图5B中以图表所示。此前，在3G磁控管中，所述导线结构非常复杂，并且大量泄漏通过这条路线。在3G磁控管中，虽然所述阴极端内部被滤波器电路所覆盖，但屏蔽是不够的。当然，这个泄漏水平对某些应用是不可接受的，例如照明应用，更严格的规定被应用在其中。使用在所述4G磁控管的SSR，所示泄漏水平是目前使用在3G磁控管内的ASR的十分之一。

更详细地，并且如图2,4B和4C示出的截面图，所述阳极叶片18从圆柱形外部阳极结构径向地设置。这个阳极结构定义多个微波谐振腔，其中多个微波谐振腔的每一个通过圆柱形阳极22的各自的部分和两个径向设置的阳极叶片18被约束。所述阳极叶片18中的每一个进一步典型地包括在其附近的同心耦合环150对、每一个阳极叶片顶部和底部，每一个同心的对(在所述阳极叶片上部和下部)，从而形成上部150a和下部耦合环150b对。在所述磁控管内的所述耦合环150从主要的操作模式中分开抵触的模式，从而提高了操作的稳定性和效率。已知的耦合环150也在沿旋转电子束方向的角部方向，以及在沿所述阴极的轴线方向产生非对称场分布。在现有技术中，同样地，顶部和底部耦合环关于彼此非对称接触每个阳极叶片是典型地，如图4C中详细地示出。更详细地，图4C所示的，所述阳极叶片的非对称接触所述耦合环150已经被以前所理解的，通过将所述顶部对环之一交替接触它相对应的耦合环的底部对之一，来平均不期望的产生泄漏/噪音。

图4B示出了阳极构造的截面图，所述阳极构造包括对称接触顶部150a和底部150b耦合环对。在这个对称耦合环构造中，所述能量效率比非对称带构造达到所述非对称带构造的水平或者甚至更大，如图5A中的图表所示。

而且，所述对称耦合环构造比非对称构造朝向所述阴极产生更少泄漏功率。如图5B所示。这个泄漏功率下降的原因是所述非对称耦合环构造也沿所述阴极的轴线产生非对称场分布。

如所述，在磁控管中，所述阴极可以作为天线以获得在所述阴极和阳极叶片之间的空间内产生的微波能量。对此处公开的对称耦合环构造而言，沿所述阴极表面的场强度几乎保持常数，如图4C所示，然而对非对称耦合环构造而言，其是变化的。在所述非对称构造中，沿所述阴极表面的变化产生同轴模式，其沿所述阴极被传送和朝向所述阴极端部泄漏。因此，泄漏功率通过采用当前的对称耦合环构造被明显消除。

3、阴极扼流圈

为进一步降低泄漏功率，所述阴极导线可以通过同轴线形式制备，例如在图3A和3B中所示。而且，扼流圈结构可以包括在所述阴极结构内。例如，附图6A，6B，6C和6D示出了四个示例性的扼流圈结构的不同构造。所述扼流圈结构310可以被安装在所述阴极的侧部结构上，所述阴极支撑所述导线230，或者所述扼流圈结构310安装于包括加热元件的圆筒240的外壁上。所述扼流圈结构的每一个阻止泄漏至少降低至-35dB水平。简而言之，所述具有阴极扼流圈的SSR构造可以最小化泄漏至-45dB，低于不具备扼流圈的ASR构造。额外的泄漏功率和低频噪声可以通过所述屏蔽滤波器盖350包含的滤波器电路被吸收。

对于某些应用，例如照明应用，所述磁控管应尽可能紧凑。紧凑的磁控管可以包括低轮廓磁控管腔，即，如图7所示，阳极室140采用薄的磁体以进一步最小化所述轮廓。对于这个最小化的轮廓设计而言，阳极扼流圈可以额外限制泄漏。

更具体地，本发明可以进一步包括磁控管1的创造性的阴极结构100，如图3B的剖视图所示。参考图3所示，所述阴极结构100可以包括阴极线，其具有第一空心圆柱壳240(也称为阴极支架)，其中所述壳240封闭所述加热器丝226的加热器导线230。所述阴极结构100进一步包括顶帽210，其位于与所述壳体240相反的阴极100的端部上，阴极底帽224，其处于壳240的最上部。由此，具有所述阴极结构100作为此轴线的中心导体的同轴线被形成以减轻噪声和泄漏。

无屏蔽的，所述加热器导线230的暴露部分，和/或所述阴极导线240可以获得所述磁控管内的微波，并将这些微波沿所述阴极100传输。因此，在本发明中，所述阴极导线可以由所述薄的空心圆柱壳240取代。采用第二圆柱壳245，通过进一步屏蔽至少所述阴极的下部部分的一些，很可能至少基本消除了所述导线230,240可以作为用于泄漏的天线。简而言之，在这个实施例中，进一步在图6A，6B，6C和6D中所示，所述阴极100形成具有同轴线的同轴导体，所述同轴线进一步包括形成于所述壳240和壳250之间的真空袋(envelop)。

另外，在所述圆柱壳245内设置有阴极“扼流圈”结构。作为示例，图6A和6B各自示出了两种类型的阴极扼流圈，并且在图6C和6D中也各自示出了两种类型的阴极扼流圈。示例性地，扼流圈结构135可以设置在所述内壳240的外壁上，如图6A和6B所示。图6A和6B在用于阴极扼流圈135的支架至所述底帽224的距离上不同。图6A和6B中的构造的屏蔽效果分别在图8和图9中用图表说明。

附图6C和6D中示出了外壳245的内壁上的所述扼流圈结构135。图6C和6D也在用于阴极扼流圈135的支架至所述底帽224的距离上不同。图6C和6D中的构造的屏蔽效果分别在图10和图11中用图表说明。

4、冷却

在图12示出的另一个示范性实施例中，所述阳极叶片410可以为楔形，如此以改善冷却导率。所述楔形叶片尖端具有较厚的头部以帮助提高电子束阻抗，以具有更好的效率。结合所述对称耦合环构造，所述4G磁控管可以展示从电子束能量至微波能量高达89％转换效率。相比于非对称耦合环构造，所述对称耦合环也降低了朝向所述阴极端泄漏功率至十分之一的水平。

而且，关于所述磁控管的冷却，图13示出了完全安装地硫灯装置的说明性实施例，其包括产生微波的磁控管，所述磁控管操作性地结合到灯泡。所述磁控管设置于所述外壳181内，因此在图中是不可见的。如自始至终的讨论，所述磁控管具有阳极，所述阳极具有通过内部的阳极结构形成的谐振腔，所述内部的阳极结构即叶片，连接于外侧壁的中央部，整体由例如铜的第一高导电材料形成。所述叶片在产生微波的过程中被加热。所述热量可以尽可能快地通过单独传导分散到周围的大气中，即，不需要使用电动的风扇。

图14示出了图13中的装置的爆炸图。图14示出了传导冷却块组件，其包括冷却翅片、冷却板185以及在冷却板185内的深的外部槽187。图15是图14中的装置的剖视图，而且清楚地示出了所述灯装置的组件和结构。图16是图15中的包含在虚线圈中的部分的放大图，并且示出了通过所述装置从所述磁控管的阴极到大气的热量流动。

如图16所示，阴极100，其被加热以产生电子云，传递热量到阳极410，由于两者的较高温度，并且通过提供电子，其流动作为通过阳极的电流，也加热阳极。总之，所述阳极由一块铜制备，优选所谓的无氧高热导率(OFHC)铜，其容易传导热量。

在优选的实施例中，所述阳极的侧壁仅仅采用中央部分22构造，所述中央部分采用与所述阳极的内部结构相同的材料制备，但顶部和底部部分分别在所述中央部分之上和之下，且由例如不锈钢的差的热导体制备。因此，热量容易通过所述外侧壁的中央部传递。但不通过所述顶部和底部部分。所述顶部和底部部分继续行进，或者热结合(thermallycoupled)到其他差的热导体元件，例如气隙425，其朝向所述磁体延伸，而不将过度的热量传导至所述磁铁。

在实施例中，厚的冷却翅片430包括或由具有高热导率的材料制备，例如OFHC铜，所述厚的冷却翅片430固定结合到所述阳极外侧壁的中央部，并且将通过阳极的大量的热量传导走。所述热量通过所述厚的铜冷却翅片被传送，并且传递至一个或多个厚的冷却翅片440，其包括或由例如铝的具有高热导率的第二材料制备。所述铝冷却翅片交错和滑动安装到铜冷却翅片，以允许它们之间的相对滑动。然而，为了达到从所述铜翅片至铝翅片的高效的热转移，所述铜和铝翅片被布置为具有大的重叠区域，优选不使用热的环氧基树脂将所述铜和铝翅片结合在一起，因为所述环氧基树脂可能衰减和降低在照明应用中所需要的长寿命。而且，因为所述铝冷却翅片没有牢牢地附接到所述铜冷却翅片，避免了在所述磁控管的壁上的不期望的机械应力，否则，由于通过其传递热量的所述高热导率元件的热膨胀和收缩，机械应力可能升高。

在实施例中，所述传导至铝冷却翅片的热量通过结合到所述铝冷却翅片或者与所述铝冷却翅片一体的冷却块被传导。在所述冷却块的外表面，所述热量被传导至大气。在实施例中，所述冷却块的外表面被构造为具有沟槽或翅片以增加所述块与大气接触的表面积，因此，具有将热量从所述冷却块传导到大气的能力。

如图15所示，在实施例中，所述冷却块可以被结合到所述阴极屏蔽盖，或与所述阴极屏蔽盖一体成型，所述冷却块和所述阴极屏蔽盖可以都由例如铝的具有良好的热导率的材料制备，并且都具有多个外部槽或翅片来增加他们的外部表面面积。在所述冷却块上的槽和所述阴极屏蔽盖被构造为具有与周围的大气接触的大的表面面积，以将从磁控管阳极吸引的热量迅速消散到大气，而不需要在现有技术中的风扇来提供强制的气体流动。

另外，因为磁体温度的升高导致了磁场的下降，并且所述磁控管的操作是对磁场的变化非常敏感的，因此热量应该保持从所述磁体远离尽可能远的距离。所述磁体从所述阳极的热量的热隔离设置为部分通过所述阳极的外侧壁，其包括由比中央部具有较低热导率的材料制备的顶部和底部部分，例如不锈钢。顶部和底部阳极盖可以也插入所述阳极和所述磁体之间，并由相同或者不同的低热导率材料制备，例如薄不锈钢板，其是一种非常差的热导体。所述磁控管磁体可以然后设置在所述阳极的顶部和底部盖非常接近的位置，并且保持从通过操作所述磁控管所产生的热量非常好地隔离。

在实施例中，所述顶部和底部阳极盖可以放置于在图14中可见的磁性回路(磁性回路部)内部的位置。也参考图16，所述磁性回路包括至少两个磁体114，每个磁体包括第一和第二磁体半块A和B，所有的磁体半块被构造为当所述磁性回路被安装以产生磁场时，提供或支撑所述磁控管的磁场。所述两个磁体半块对A和B分别固定地附接于所述磁性通量返回(磁性通量返回部)455的半块A或B上。磁极片半块(pole piece half)被固定地附接到各自的磁体半块上，每一磁极片半块被构造为具有截头圆锥形(frustoconical)的部分460和薄的部分465，所述薄的部分465从其(截头圆锥形的部分)延伸接近或至其(薄的部分)附接的所述磁体的边沿。所述磁极片被构造为压缩所述磁体产生的磁场朝向所述磁控管阳极的从所述阴极发射的电子必须通过的中心腔。所述磁体、磁极片以及通量返回(通量返回部)，当安装时形成磁性回路，在所述磁性回路中，所述磁性通量路径封闭所述阳极和其顶部和底部盖。

如图14和16所示，在实施例中，具有两个组合的磁体和两个组合的极块，每个磁体和极块从各自的半块上形成。所述极块之一的外表面可以被固定地附接到所述硫灯组件的基部，并且可去除地附接到所述硫灯装置的传导冷却块。所述灯基部可接受的保持接近于大气温度，因为所述灯箱具有大的表面面积以消散热量。

5、天线

一个典型的天线520，如图17所示，可以为电压耦合类型，其附接到一个叶片18，恰好在所述外部耦合环150的外部。所述典型的天线可以朝向中心剧烈弯曲，而且可以朝向顶部再次剧烈弯曲。所述天线杆可以进一步至少部分通过薄的陶瓷窗口覆盖。

6、形成

进一步，如图17所示，所述阳极块530可以为一体(unibody)型，例如可以由铜通过挤压或者钎焊形成。所述阳极块530的侧壁可以构成所述磁控管谐振器的侧壁的中间部分。在所述阳极块530的外表面上，一个或多个冷却翅片540，其可以优选为厚的，可以被附接和/或否则连接到所述铝冷却翅片，例如通过滑动配合方法。

进一步，所述磁控管谐振器侧壁可以为混合型，例如图7的例子中所示，其中，所述顶部和底部部分由薄的不锈钢筒制作。这个构造消减了朝向所述磁体的热量流。所述谐振器的顶部和底部盖可以也由薄的不锈钢制作，并且可以将所述磁体从位于所述阳极顶部附近的热源处相当好地隔离。

分配器阴极可以需要比所述钨丝阴极更高的真空度。UHV，在10^-9Torr级，可以通过使用的材料的正确(judicious)选择，并且通过特殊的制造方法和清洁工艺来达到

然而，即使在彻底的高温烘烤结合外部抽吸之后，不可能完全除气。为了在从所述外部抽吸剪断之后吸收除气，可以采用NEG(Non-Evaporating Getter，非蒸发吸气，下同)泵带(pumping strips)610和TSP(Titanium Sublimation Pump，钛升华泵，下同)。所述NEG带可以为激光焊接在所述磁控管的底盖处，并且所述TSP可以被设置于所述阴极帽210的上部上，如图18中的典型实施例所示。

所述4G磁控管的抽吸口，如图19所示，可以位于所述阴极端部。这样构造可以为制造的简单而被选择。

所述4G磁控管可以被成型为三个子组件，如图20中的典型的实施例所示，例如为了制造简单。这三个子组件可以为：所述阳极组件820；所述阴极组件830；以及顶盖/天线组件810。这三个子组件可以通过在焊接接头840处焊接被连接在一起。

所述阳极组件820包括所述磁控管谐振器的主体，以及可以由三部分制造：阳极块822，上侧壁824和下侧壁826。所述阳极块822可以包括所述阳极叶片18，耦合环150，天线16/520，所述侧壁的中部和冷却翅片。这些部分可以由OFHC铜制作，并通过例如钎焊方法被组装到一起。所述阳极叶片可以通过EDM(Electron Discharge Machining，放电加工，下同)制作，或者挤压和EFM结合制作，或者通过非限制性的例子的方式。

侧壁的上部824和下部部分826可以由薄的不锈钢筒制作，并且钎焊在所述阳极块上，例如同时具有阳极块部件。在所述阳极组件820被制作后，可以测量共振频率，例如通过冷态试验方法，以及共振频率可以被调整，例如通过耦合环的变形调整至2.45GHz。

如上所述，在4G磁控管中，所述分配器阴极可以具有长的寿命，其代价是UHV真空，所述UHV真空需要非常小心地加工所述阴极组件830。所述分配器阴极可以为非直接加热类型，具有埋设于所述空心圆柱壳类型发射器内的加热器丝，例如此处讨论的。所述加热器丝的一端可以被固定于所述阴极的顶盖上，并且另一端可以从所述阴极的底盖处的孔中出来。在所述磁控管内的所述阴极支撑导线和所述加热器导线可以连接到被正确地绝缘(insulated)的接线端子，例如具有氧化铝陶瓷的。这些接线端子可以由具有低的热膨胀系数的科瓦(kovar)合金制备，并且可以钎焊在用于真空紧密密封的氧化铝陶瓷环上。所述管也可以附接到所述用于真空抽吸口的最后的陶瓷环。在彻底地烘烤和所述NEG和阴极的激活之后，所述抽吸口可以被剪断以实现最终的真空密封。

所述天线组件810可以包括具有薄的陶瓷圆顶的端部的长管。当此天线设置于和焊接到所述阳极组件上时，此管和所述天线形成同轴线来传输所述微波输出。所述天线的端部终止于所述圆顶的内部，并且通过所述圆顶陶瓷辐射所述微波。所述圆顶陶瓷因此起到微波窗口的作用，并提供所述真空紧密密封。

在所述电子束-射频(beam-RF)相互作用的区域，产生所述需要的磁场的负担通过低轮廓的谐振器被大幅度降低。由于紧凑的尺寸和轻的重量对于某些应用是重要的，例如照明应用，所述磁体114可以尽可能薄。由于所述磁体是薄的，所示磁体优选具有高的剩余磁性和强的矫顽力，通过至少SmCo和NdFe磁体能满足条件。而且，为室外应用，优选低的温度系数。部分因为所述磁体必须承受大的温度变化，并具有小的磁场强度变化。具有低的温度系数的磁体在磁场中保持相对较小的变化，这可以改善所述磁控管操作中的稳定性。

所述NdFe磁体通常比所述SmCo磁体更便宜，但温度系数更高。所述NdFe磁体的最大温度非常低，因此，为保持其凉爽(cool)，必须付出更多护理。所述SmCo更贵，但在温度方面能耐受更苛刻的条件。

在大部分3G磁控管中使用的所述铁氧体磁体可以是4G磁控管一个不好的候选者，部分因为其具有低的剩余磁性和非常高的温度系数。在所述3G磁控管的早期型号中使用的阿尔尼科永磁合金(Alnico)磁体对4G磁控管而言，同样是不适当的，部分因为其具有非常低的矫顽力，即使其温度系数非常低。具有低的矫顽力的磁体不能被制造的薄，当其制造的薄时，因为其不能抵抗强的退磁力。

所述至少两个磁体，上部144a和下部144b可以通过磁性通量回路(磁性通量回路部)820连接在一起，所述磁性通量回路820由软铁板或杆制作。基板820在图21A中被示出，并且可以被修饰成如图21B所示的倒角状，所述倒角类型也可以由所述铁杆制作，有利于清晰(clear)光的传播。而且，在每一个面对所述相互作用的区域的磁体的表面上，设置铁磁极片，例如图22A所示，其可以附接到所述电子束-射频相互作用的区域的一致的场形状上，如图22B中所示。

如以上所讨论的，为消除冷却风扇，可以采用传导冷却方法。在磁控管中，有两个起主导作用的热源：所述阴极加热器；以及所述收集于所述阳极叶片，在微波转换后具有剩余能量的电子束。来自这两个源的热量是位于所述叶片的尖端区域上或者其附近。除非此热量被正确消散，否则可以构建非常高的温度，导致所述磁控管的操作的不稳定或者早期失效。两个元件对高的温度特别敏感：耦合环和磁体。

为保持所述耦合环的温度处于合理的水平，所述热量可以从所述叶片的尖端区域被尽可能快地移除，例如至外部的冷却翅片。为了这个目的，楔形叶片可以被用于增加向外的热导率。

为了保持所述磁体处于可接受的温度，所述磁体可以从所述热量传导路径中隔离。为了这个目的，所述磁控管侧壁可以为混合型，并且所述中部部分可以由OFHC铜制造，所述中部部分是所述叶片结构的延续部。所述上部和下部部分可以由薄的不锈钢筒制造，并且钎焊于所述中部部分上。所述侧壁的这些不锈钢部分是阻止热量流动至磁铁的非常有效的手段。在图13所示的例子中示出了热量流动的主要路径。

在所述中部部分的外侧壁上，铜冷却翅片可以被钎焊于和结合到铝冷却翅片，例如通过滑动配合方式。所述铝冷却翅片将热量传导至所述冷却板和所述阴极屏蔽盖，并具有冷却槽以提供足够的冷却表面面积，如图24中所示。不具有冷却风扇的此传导冷却系统对大多数应用而言是足够紧凑的。

所述4G磁控管的整体功率预算可以包括：400W的墙壁插座电源，30W(7.5％)所述电源供应损失(逆变器类型)；10W(2.5％)加热器功率；300W(85％)转换为微波；因此60W以浪费的电子束的形式到达所述叶片尖端处。假设所述加热器功率的一半(5W)通过辐射到了所述阳极叶片顶部，另外一半通过所述导线传导出去，加载于所述阳极叶片尖端的总热量为65W，其对设置为纯粹的传导并且不具有冷却风扇的紧凑的冷却系统而言，是非常合理的范围。

高电压功率和加热器功率一起可以被供给到所述阴极。此功率的供给线也可以为微波功率和其他电磁噪声提供导管以泄漏。由电感和电容制作的滤波器电路1010可以被插入，以及通过屏蔽箱所述整个阴极终端组件可以被封闭以避免这种泄漏。由此，与外界唯一的连接是通过所述高压电容，其是所述滤波器电路的一部分。所述滤波器箱可以由铝制作，例如一体成型，具有所述冷却电路作为所述冷却板的一部分，如图25中的示意性实施例所示。

7、加工

图26示出了产生连续微波辐射的磁控管管路的截面图。在如所示的磁控管管路1中，从中心阴极100向一系列其共同为一阳极12的谐振腔移动的电子通过由多个永磁体产生的磁场被设置路径。

所谓的“4G”磁控管管路1，如图26所示，准备进行最后的加工。4G磁控管可以被用于已知的在先的应用，例如用于微波、雷达等，此外，例如用于驱动在街道照明应用中的硫灯。所述4G磁控管的冷却系统可以为全部传导和对流，即典型的所述3G磁控管中的冷却风扇可以被淘汰。而且，4G磁控管的所述阳极谐振室可以被设计为具有低轮廓以致于所述非常薄的磁铁，例如SmCo或NdFe磁铁可以被使用。另外，由于所述阳极谐振室140的设计，因为它们(磁体)几乎全部从所述阴极100产生的热量隔离，所述磁体可以保持在较低的温度。

为达到4G磁控管的唯一的这些和其他方面，所述4G磁控管管路的最后的加工，例如附图26中所示的磁控管管路，包括真空抽取，烘烤，阴极激活，发射测试和剪断。由于所述分配器阴极的使用，前述的工艺应该在UHV条件下执行，并且可以在加工室内作为批处理工作执行。而且，加工优选为经济上可行，以允许使用在各种高容量(high volume)应用，例如用于街道照明。

在本发明中，提供用于批量生产的经济上可行的加工，例如使用加工室，在所述加工室内，一些或者所有工艺在同一位置完成，而不打开所述室。例如，准备加工的多个磁控管管路可以被设置在加工托盘上，例如在洁净室内。这种加工托盘105的一个例子在图27A中示出。一个示例性的托盘可以为，例如大约3m长，并且可以容纳多达50个磁控管，尽管熟练的工匠将理解其他托盘长度和/或所述磁控管的数量可以被使用。

所述托盘105可以设置为具有两层107,109，并且所述磁控管可以放置于所述如图27B所示的托盘上。处于所述磁控管下部的所述抽吸口111可以被安装以穿过两个对应的位于两个甲板(deck)上的孔113,115。所述孔的尺寸可以为所述抽吸口111与其(孔)内部自由地配合但紧贴。

所述托盘也可以装配有四条导电条，其中的三个可以提供电流给所述托盘105上的磁控管的多个或全部的方面(aspects)。两个下部的导电条可以提供加热器电流121和所述阴极电流123，以及两个上部的导电条的一个可以提供阳极电流125。第四导电条127可以包括电缆托盘，其承载多个，例如10个热电偶计量线以监控所述一个或多个磁控管管路的温度。每5个磁控管管路中的一个可以被监视。所述导电条可以从具有氧化铝陶瓷129的托盘被恰当地隔离。这些导电条的每一个可以为，通过非限制性例子，0.5”厚和3m长的铜杆，例如可以处理用于在所述托盘上的50个磁控管的所有加热器功率。所述导电条可以通过氧化铝管从支架135上隔离。

图27示出了多个4G磁控管管路1，其安装在所述加工托盘105上。每一个磁控管管路1可以被连接到加热器121、阴极123、阳极125和热电偶计量线的相应地导电条，如图27D所示。

所述托盘105的前端可以被附接于真空法兰211，例如10英寸真空法兰，具有4个导电条121,123,125,127连接到合适的馈送线，如在图28中所示。所述托盘105现在可以安装到所述加工室内。

为了在UHV环境中加工所述4G磁控管，在所述加工室中的批量工作可以提供高度适当地选择权。所述加工室411可以包括三个从两个电路圆管413,415和一个矩形管417之间形成的隔室；如图29A所示。图29A示出了具有两个加工托盘安装的层107,109的室411的截面图。所述托盘的层107,109适合设置在所述上部管413的底部和在所述底部管415上部的座内。

图29B示出了具有所述托盘安装其上的所述加工室的前部的截面图。所述托盘的10”真空法兰可以与所述室的法兰紧密配合。用于加热器和发射测试的能量提供可以被附接于所述室的法兰侧端处，包括需要的计量和仪表。较小的法兰613处于所处室的底部，可以可选择地设置为用于清除从所述剪断产生的残余物，如下面进一步讨论的。

所述室的后端可以提供用于真空抽吸的能力，并且三个法兰711a，b，c因此可以如图29C所示的被安装。三个不相同的真空泵可以连接到这些法兰，沿着恰当的真空计，为了提供必需的真空抽吸以加工所述磁控管管路。

将加工室411分成三个独立的隔间413,415,417可以允许用于不同的抽吸系统。在这些隔间之间的真空隔离一般是有缺点的，至少因为所述托盘105座和磁控管抽吸口111松散地安装，一些小的间隙是不可避免的。然而，所述座和安装孔可以设置为具有高的辊环以限制通过这些间隙的真空传导，因此可以降低真空泄漏率。随着这些在三个室413,415,417，和不同的电导率以及各室独立的泵两者之间的低的泄漏，可以实现不同的抽吸。

用于所述上部管413的真空泵可以处理大部分磁控管的外部零件。所述上部管413可以相当拥挤，所以所述上部管可以经历从大的表面区域的重大的除气，以及受限制的抽吸导率。此上部管413在350℃的烘烤时，应该保持低的10^-6Torr；以及当冷却到室温时，保持地的10^-7Torr。

所述中部管417可以包括剪断刀刃，以及真空波纹管，并且可以作为所述上部413和下部415管之间的中间真空室。所述中部管417应该在350℃的烘烤时，应该保持低的10^{- 7}Torr；以及当处于室温时，保持地的10^-8Torr。

所述下部管415可以用作抽吸所述磁控管的内部零件。此管415可以具有大的抽吸导率以提供UHV条件至所有的磁控管抽吸口111。所述UHV条件可以被保持全部的所述下部管415，以致于此管，在效果上提供连接到每一个磁控管的UHV泵。在305℃的烘烤阶段，以及随着全部加热器功率提供给所述阴极激活，所述下部管415应该保持在低的10^-8Torr真空。当冷却到室温时，应该保持在低的10^-9Torr真空。

非蒸发吸气泵(NEG)可以设置为薄的带状，并且一些短的块因此可以被焊接在所述磁控管的底盖处，例如激光焊接。所述NEG可以需要处于300℃的长的预定的时间的激活阶段，或者在UHV条件下，处于400℃的短的时间。所述4G磁控管可以必须要长的烘烤时间，因此选择处于300℃的长的激活以满足与NEG激活重叠的条件。

对于所述磁控管的烘烤和NEG激活，如图30所示，所述加工室可以通过包括具有加热带的加热块的加热器711密封。所述烘烤和所述NEG激活计划表可以为计算机控制结合所述室内的真空条件。在烘烤和激活后，所述加热器可以关闭，并且所述室可以通过风扇强制的在所述室和加热夹套之间的空气713冷却。

所述分配器阴极需要处于大约1100℃激活。此激活步骤可以通过提供通过所述馈送线的下部对的AC(交流)加热器电流，即用于阴极的馈送线和用于加热器的馈送线。所述电压和电流然后可以被小心地测量以表明阴极温度。贯穿所述激活步骤，所述UHV条件应该被保持在10^-8Torr范围内，并且所述阴极激活步骤的完成可以使用发射测试评估。

在所述阴极激活后，发射测试可以随着所述加热器温度稍微降低到950℃的操作温度被执行。为了发射测试，所述每一个磁控管的阳极壁可以连接到所述阳极导电条，并且直流电源供应可以在所述阳极导电条和阴极回流条之间被连接。从0到100伏的相对低的直流电压可以被用于发射测试。作为所述电压的函数的所述阳极电流可以被绘制以计算所述导流系数(perveance)，其表明阴极激活是否完成。

当所述发射测试完成后，每一个磁控管通过剪断工艺可以被永久密封。所述剪断可以通过由液压泵驱动的剪断刀完成。由于其需要大约10吨的力以剪断一个磁控管，如图31A所示，其利于在两个方向上布置所述室的液压缸。然后，从两个相邻的室产生的反应力被相反地平衡，并且所述液压室不需要额外的支座，除了那些在阵列两端上的支座。

如图31B所示，通过由两组液压泵811驱动的一对剪断刀，高达10个磁控管可以被处理。每一个液压缸811可以具有例如提供50吨的力的能力。图31C示出了在剪断步骤完成之后的状态。所述加工室现在准备打开以取出所述加工托盘。同时，所述室可以通过干燥的氮气被清洗。

对于所述4G磁控管的大批量生产，可以需要多个加工室，并且其可以利于以阵列的形式彼此相邻地搁放它们。此阵列形状排列的重要的好处是剪断液压缸可以被彼此相反地平衡，以及所述支架机构的负担由此可以大大降低，除了阵列的外部端的支座。

第二个好处可以包括节约用于烘烤和NEG激活的加热能量。为了此目的，在另一个的顶部放置多个层是有利的。此构造也节约工厂空间。考虑到天花板高度和工作舒适度，5到6层是可取的。

虽然本发明已经被描述，并以具有某种程度的具体化的示范性形式说明，注意，所述描述和说明仅仅通过例子的方式完成。多种构造细节的改变，以及零件和步骤的结合和/或排列可以被完成。相应地，这些改变将被包含在本发明之中，其范围由所附的权利要求界定。

Claims (12)

1.一种磁控管，包括，

阳极；以及

同轴设置于所述阳极内的分配器阴极；

其中，所述阳极包括：

内部结构，形成布置在分配器阴极周围的多个谐振腔，并位于正交于所述分配器阴极的平面内，所述内部结构包括多个具有大的表面面积的径向相外的阳极冷却翅片；以及

外侧壁，其具有顶部部分和底部部分，所述顶部部分和底部部分分别设置于所述内部结构的上方和下方；

其中，所述内部结构包括第一高热导率材料，并且所述外侧壁的顶部部分和底部部分包括低热导率材料；

其中，所述阳极冷却翅片包括第一高热导率材料，并且固定结合到传导冷却块。

2.如权利要求1所述的磁控管，其中所述内部结构还包括：

圆柱形构件，所述外侧壁的顶部部分和底部部分构造于其上；以及

阳极叶片，设置于所述圆柱形构件内，在所述圆柱形构件和阳极叶片之间定义了谐振腔；

其中，所述阳极叶片包括楔形形状，并且内部尖端具有较厚的头部。

3.如权利要求2所述的磁控管，其中，

所述阳极冷却翅片钎焊到传导冷却块。

4.如权利要求3所述的磁控管，其中所述传导冷却块包括第二高热导率材料，具有邻接设置于阳极冷却翅片的大的表面面积的第一大的表面面积；以及具有暴露于大气中的第二大的表面面积。

5.如权利要求4所述的磁控管，其中所述传导冷却块的所述第一大的表面面积通过位于所述冷却块上的至少一个厚的冷却翅片来设置，所述厚的冷却翅片交错和滑动地安装到所述多个阳极冷却翅片，并且其中所述传导冷却块的第二大的表面面积通过暴露于大气中的多个槽设置。

6.如权利要求4所述的磁控管，其中所述第一高热导率材料为铜，所述低热导率材料是不锈钢，所述第二高热导率材料为铝。

7.如权利要求2所述的磁控管，还包括多个耦合环，所述多个耦合环同心缚住所述阳极叶片的部分，由此降低电磁泄漏功率和提高射频功率效率；

其中，每一个同心的所述耦合环形成相互对称的顶部耦合环部和底部耦合环部。

8.如权利要求1所述的磁控管，还包括：

顶部阳极盖和底部阳极盖，所述顶部阳极盖和底部阳极盖分别附接于所述阳极的外侧壁的顶部部分和底部部分，并且所述顶部阳极盖和底部阳极盖的每个包括相同的或者不同的低热导率材料；以及

顶部磁体和底部磁体，所述顶部磁体位于顶部阳极盖的上方，底部磁体位于底部阳极盖的下方。

9.如权利要求8所述的磁控管，其中所述顶部磁体和底部磁体包括强的矫顽力高残余磁体。

10.如权利要求8所述的磁控管，其中，所述顶部磁体和底部磁体包括从SmCo和NdFe组成的组中选择的一个。

11.如权利要求10所述的磁控管，其中，所述顶部磁体和底部磁体具有低的温度系数。

12.如权利要求8所述的磁控管，还包括：

具有返回路径的第一磁性通量和第二磁性通量，每一个都结合于所述顶部磁体和底部磁体以产生磁性回路；以及

第一磁极片和第二磁极片，所述第一磁极片和第二磁极片的每个分别固定附接于一个顶部磁体和底部磁体上，并且所述第一磁极片和第二磁极片的每个构造为具有与其附接的磁体的中心线同轴的挤压的中央部，和薄的平的外部部分，所述外部部分从所述中央部向外延伸至或者接近附接的磁体的外部边沿。