CN105895475B - 一种正交场微波管用复合式冷阴极及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种正交场微波管用复合式冷阴极及其制作方法，复合式冷阴极包括安装在阴极发射体支架外圆周表面上的一次发射体和二次发射体，一次发射体和二次发射体沿阴极发射体支架的轴线方向交替排列；一次发射体包括环状本体和位于环状本体外圆周表面上的突起；固定端盖和移动端盖也安装在阴极发射体支架的外圆周表面，且固定端盖、移动端盖分别安装在最外侧的两个一次发射体的外侧；所述的复合式冷阴极还包括位于阴极发射体支架内筒中的工艺热丝。具有上述结构的该种正交场微波管用复合式冷阴极及其制作方法相对于现有技术来说，具有使用寿命长、噪声系数小、可瞬时启动(不需要预热)的独特优点。

Description

一种正交场微波管用复合式冷阴极及其制作方法
技术领域
本发明涉及真空电子器件阴极领域，尤其是涉及一种正交场微波管用复合式冷阴极及其制作方法。
背景技术
正交场微波管可以分为振荡管和放大管两大类，振荡管中主要有磁控管和“M”型返波管；放大管中主要有分布发射正交场放大管和注入式正交场放大管。
正交场微波管已经被广泛应用到军事和民用多个领域，其中的特种脉冲磁控管和毫米波同轴磁控管，主要用于雷达、导航和电子对抗等领域；普通磁控管主要用于工业加热、医疗、食品工业、家用微波炉等领域。而正交场放大管则用于全相参雷达放大链作为末级功率放大管，主要应用领域在地面、舰载、机载等场合的高性能雷达系统，如监视和警戒雷达、防空雷达、舰载雷达、地空导弹系统相控阵雷达等。
正交场微波管的研制工作从20世纪20年代开始，到目前为止仍然在不断创新中显示出强大的生命力。创新主要集中在两个方面：一是找到新的应用领域，二是不断有新的技术突破。
阴极是正交场微波管的重要组成部分，也是其技术创新的重要方向之一。阴极主要包括热阴极和冷阴极两大类型。热阴极主要有：镍海绵阴极、钨海绵阴极、氧化钍阴极、氧化钇阴极、纯金属阴极、碳化钍钨阴极。冷阴极主要有：铍镁、铜铝镁、钯钡、铂钡、铂以及镍海绵体和钨海绵体的冷阴极热用。
发明内容
本发明提供一种正交场微波管用复合式冷阴极及其制作方法，其目的是该种复合式冷阴极与热阴极和已有的冷阴极的种类均不同，可以获得更好的电子流质量。
本发明的技术方案是该种正交场微波管用复合式冷阴极包括安装在阴极发射体支架外圆周表面上的一次发射体和二次发射体，一次发射体和二次发射体沿阴极发射体支架的轴线方向交替排列，且每一个二次发射体均布置在两个一次发射体之间；所述的一次发射体包括环状本体和位于环状本体外圆周表面上的突起；固定端盖和移动端盖也安装在阴极发射体支架的外圆周表面，且固定端盖、移动端盖分别安装在最外侧的两个一次发射体的外侧；所述的复合式冷阴极还包括位于阴极发射体支架内筒中的工艺热丝；所述的一次发射体采用金属材料钽或者是钼制作，所述的一次发射体产生一次发射，随着一次发射的增加，部分电子达到阳极，部分电子回轰阴极上的二次发射体，所述的二次发射体采用钨海绵体或镍海绵体制作，二次发射体的逸出功较小，二次发射系数较大，二次发射体引起较大的二次发射，阴极总的发射电流会快速上升，并最终达到稳定。
所述的突起有若干个，均匀的分布在环状本体的外圆周表面，由环状本体和突起组成的一次发射体为轮状。
突起的顶端到阴极发射体支架轴线的垂直距离大于二次发射体的外圆周表面到阴极发射体支架轴线的垂直距离。
所述的突起是通过线切割的方式切割环状本体形成。
所述的固定端盖与阴极发射体支架为一体结构。
一种用于制作上述正交场微波管用复合式冷阴极的方法，所述的制作方法包括：
1)一次发射体的制作：将金属片制作成环状，然后通过线切割的方式将环的的外径切割成带有很多突起的轮状；
2)制作二次发射体，二次发射体与传统的热阴极制作方式完全一致；
3)将一次发射体和二次发射体按照一次发射体、二次发射体、一次发射体、……、二次发射体、一次发射体的排列形式在阴极发射体支架的外圆周表面上进行排列；
4)通过步骤3)排列完成的组件，用固定端盖、移动端盖分别固定在最外侧的两个一次发射体的外侧，并采用接触焊或激光焊的方式进行焊接固定；
5)将工艺热丝装入阴极发射体支架的内筒中；
正交场微波管用复合式冷阴极制作完毕。
所述的二次发射体的总厚度根据复合式冷阴极的整体尺寸确定，并将二次发射体平均分成4-6段。
所述的一次发射体的厚度为0.1-0.5mm，且一次发射体上突起的外径比二次发射体的外径高出2-3mm。
具有上述结构的该种正交场微波管用复合式冷阴极及其制作方法相对于现有技术来说，具有使用寿命长、噪声系数小、可瞬时启动(不需要预热)的独特优点。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1所示结构的截面示意图。
在图1-2中，1：一次发射体；2:二次发射体；3：阴极发射体支架；4：移动端盖；5：工艺热丝；6：固定端盖。
具体实施方式
图1为本发明正交场微波管用复合式冷阴极的结构示意图，图2为图1所示结构的截面示意图。由图1-图2所示结构结合可知，该种正交场微波管用复合式冷阴极包括安装在阴极发射体支架3外圆周表面上的一次发射体1和二次发射体2，一次发射体1和二次发射体2沿阴极发射体支架3的轴线方向交替排列，且每一个二次发射体2均布置在两个一次发射体1之间；一次发射体1包括环状本体和位于环状本体外圆周表面上的突起；固定端盖6和移动端盖4也安装在阴极发射体支架3的外圆周表面，且固定端盖6、移动端盖4分别安装在最外侧的两个一次发射体1的外侧；复合式冷阴极还包括位于阴极发射体支架3内筒中的工艺热丝5。
突起有若干个，均匀的分布在环状本体的外圆周表面，由环状本体和突起组成的一次发射体1为轮状。突起的顶端到阴极发射体支架3轴线的垂直距离大于二次发射体2的外圆周表面到阴极发射体支架3轴线的垂直距离。突起是通过线切割的方式切割环状本体形成。
作为本发明的一种实施例，固定端盖6可以是与阴极发射体支架3为一体结构。
一种用于制作上述正交场微波管用复合式冷阴极的方法，所述的制作方法包括：
1)一次发射体1的制作：将金属片制作成环状，然后通过线切割的方式将环的的外径切割成带有很多突起的轮状；所述的一次发射体1可以采用金属材料钽或者是钼制作；
2)制作二次发射体2，二次发射体与传统的热阴极制作方式完全一致；
3)将一次发射体1和二次发射体2按照一次发射体1、二次发射体2、一次发射体1、……、二次发射体2、一次发射体1的排列形式在阴极发射体支架3的外圆周表面上进行排列；
4)通过步骤3)排列完成的组件，用固定端盖6、移动端盖4分别固定在最外侧的两个一次发射体1的外侧，并采用接触焊或激光焊的方式进行焊接固定；
5)将工艺热丝5装入阴极发射体支架3的内筒中；
正交场微波管用复合式冷阴极制作完毕。
二次发射体2的总厚度根据复合式冷阴极的整体尺寸确定，并将二次发射体2平均分成4-6段。
所述的一次发射体1的厚度为0.1-0.5mm，且一次发射体1上突起的外径比二次发射体2的外径高出2-3mm。
复合式阴极采用一次发射体1和二次发射体2组合的方式制作。其中一次发射体1采用金属钽制作，二次发射体2采用常用的钨海绵体或镍海绵体制作。一次发射体1与二次发射体2间隔放置嵌套在阴极发射支架3上。通过固定端盖6和移动端盖4将复合式阴极夹紧，并通过接触点焊或激光点焊的方式将以上组件焊接固定。在阴极发射体支架3的内筒中放置工艺热丝5，工艺热丝5的作用是对阴极进行高温除气以获得真空管工作所需的真空度(优于10-6pa)，在真空管排气结束后将热丝与阴极进行电气短路连接。
本发明复合式冷阴极的工作方式为：排气与老练时与传统的热阴极工艺完全一致，采用工艺热丝对阴极进行排气老练。在微波管工作时，热丝组件与阴极短接，热丝不消耗功率，从而实现冷启动，也就是所谓的冷阴极。一次发射体1制作成带有多个尖刺的轮状，在微波管阳极电压加上时，这些尖刺处的电场强度急剧加强，这些强电场引起电子发射，这就是本发明所述的一次发射。随着一次发射的增加，部分电子达到阳极，部分电子会回轰阴极上的二次发射体，由于二次发射体的逸出功较小，二次发射系数较大，因此会引起较大的二次发射，因此阴极总的发射电流会快速上升，并最终达到稳定。
二次发射体2与传统的热阴极制作方式完全一致，可以采用钨海绵体或镍海绵体阴极。二次发射体2的参数设计与传统热阴极的设计也完全一致，二次发射体的总厚度根据阴极总体设计确定，平均分成4-6段。将二次发射体2与一次发射体1按图1中所示的方式排列，通过固定端盖6和移动端盖4夹紧，最后采用接触焊或激光焊的方式焊接固定。将工艺热丝5装入阴极发射体支架3的内筒中，工艺热丝5及阴极发射体支架3与传统热阴极的热丝与阴极支架的制作和设计方法完全一致。

Claims (8)

1.一种正交场微波管用复合式冷阴极，其特征在于：所述的复合式冷阴极包括安装在阴极发射体支架(3)外圆周表面上的一次发射体(1)和二次发射体(2)，一次发射体(1)和二次发射体(2)沿阴极发射体支架(3)的轴线方向交替排列，且每一个二次发射体(2)均布置在两个一次发射体(1)之间；所述的一次发射体(1)包括环状本体和位于环状本体外圆周表面上的突起；固定端盖(6)和移动端盖(4)也安装在阴极发射体支架(3)的外圆周表面，且固定端盖(6)、移动端盖(4)分别安装在最外侧的两个一次发射体(1)的外侧；所述的复合式冷阴极还包括位于阴极发射体支架(3)内筒中的工艺热丝(5)；所述的一次发射体(1)采用金属材料钽或者是钼制作，所述的一次发射体(1)产生一次发射，随着一次发射的增加，部分电子达到阳极，部分电子回轰阴极上的二次发射体(2)，所述的二次发射体(2)采用钨海绵体或镍海绵体制作，二次发射体(2)的逸出功较小，二次发射系数较大，二次发射体(2)引起较大的二次发射，阴极总的发射电流会快速上升，并最终达到稳定。
2.根据权利要求1所述的一种正交场微波管用复合式冷阴极，其特征在于：所述的突起有若干个，均匀的分布在环状本体的外圆周表面，由环状本体和突起组成的一次发射体(1)为轮状。
3.根据权利要求2所述的一种正交场微波管用复合式冷阴极，其特征在于：突起的顶端到阴极发射体支架(3)轴线的垂直距离大于二次发射体(2)的外圆周表面到阴极发射体支架(3)轴线的垂直距离。
4.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的一种正交场微波管用复合式冷阴极，其特征在于：所述的突起是通过线切割的方式切割环状本体形成。
5.根据权利要求4所述的一种正交场微波管用复合式冷阴极，其特征在于：所述的固定端盖(6)与阴极发射体支架(3)为一体结构。
6.一种用于制作权利要求1-5任一项权利要求所述的正交场微波管用复合式冷阴极的方法，其特征在于：所述的制作方法包括，
1)一次发射体(1)的制作：将金属片制作成环状，然后通过线切割的方式将环的的外径切割成带有很多突起的轮状；
2)制作二次发射体(2)，二次发射体与传统的热阴极制作方式完全一致；
3)将一次发射体(1)和二次发射体(2)按照一次发射体(1)、二次发射体(2)、一次发射体(1)、……、二次发射体(2)、一次发射体(1)的排列形式在阴极发射体支架(3)的外圆周表面上进行排列；
4)通过步骤3)排列完成的组件，用固定端盖(6)、移动端盖(4)分别固定在最外侧的两个一次发射体(1)的外侧，并采用接触焊或激光焊的方式进行焊接固定；
5)将工艺热丝(5)装入阴极发射体支架(3)的内筒中；
正交场微波管用复合式冷阴极制作完毕。
7.根据权利要求6所述的一种用于制作正交场微波管用复合式冷阴极的方法，其特征在于：所述的二次发射体(2)的总厚度根据复合式冷阴极的整体尺寸确定，并将二次发射体(2)平均分成4-6段。
8.根据权利要求7所述的一种用于制作正交场微波管用复合式冷阴极的方法，其特征在于：所述的一次发射体(1)的厚度为0.1-0.5mm，且一次发射体(1)上突起的外径比二次发射体(2)的外径高出2-3mm。
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