CN107393788B - 一种热子结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种热子结构及其制备方法，热子结构包括环形本体(1)，以及环形本体(1)上设有对称布置的钼丝缠绕热子引线(2)和对称布置的半环螺旋形热丝(3)，且对称布置的两个钼丝缠绕热子引线(2)的螺旋方向相反。具有上述结构的该种热子结构及其制备方法具有工艺重复性和一致性高的优点，既提高加热效率，又可均匀加热阴极，在脉冲使用情况下能有效的消除热子产生的电磁感应场的作用，保障器件的性能和指标。

Description

一种热子结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种热子结构及其制备方法，尤其是涉及一种可消除电磁场干扰的热子结构及其制备方法，尤其适合低噪声行波管阴极的加热。
背景技术
现代大功率微波器件中的电子源，通常采用的是热阴极，热子组件作为热阴极的热源，其结构和性能直接关系到器件的性能、寿命和可靠性。随着微波管向着超大功率发展及多用途的发展，对阴极的性能也提出了更高的要求，特别是低噪声行波管，其主要的噪声源来自电子发射噪声，因此对电子发射的均匀性和稳定性要求更高。普通的单螺旋热丝结构在脉冲情况下会产生感应电磁场，会对阴极面发射的电子产生干扰，从而引起发射电流的不稳定性，引起噪声；双曲螺旋线热丝结构在脉冲情况下具有消除电磁感应场的作用，但是其在大尺寸阴极加热效率有所降低，同时还存在阴极表面温度不一致，而引起电子发射不均匀引起噪声，导致低噪声行波管性能下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题提供一种热子结构及其制备方法，其目的是保证工艺重复性和一致性高，既提高加热效率，又可均匀加热阴极，在脉冲使用情况下能有效的消除热子产生的电磁感应场的作用，保障器件的性能和指标。
本发明的技术方案是该种热子结构包括环形本体，以及环形本体上设有对称布置的钼丝缠绕热子引线和对称布置的半环螺旋形热丝，且对称布置的两个钼丝缠绕热子引线的螺旋方向相反。
所述的环形本体由两个半圆环状热丝组合而成，每个半圆环状热丝上均设有一个钼丝缠绕热子引线，两个半圆环状热丝组合处通过半环螺旋形热丝缠绕固定。
所述的半圆环状热丝是由钼芯杆加工而成，所述的钼丝缠绕热子引线为钨铼20合金丝，所述的半环螺旋形热丝为钼丝。
一种制备上述热子结构的方法，所述的加工方法包括：
1)在绕线机设备上将钨铼20合金丝绕制在钼芯杆上，制备钼丝缠绕热子引线，每段钼丝缠绕热子引线之间的跳变距离15mm，之后在拉丝炉中进行拉丝定型，最后将螺旋线热丝在跳变中心切割成毛坯；
2)将切割好的毛坯放入模具中，并使毛坯成型为半圆环状；
3)将成型为半圆环状的热丝放置于整形工装中，并在1500-2000℃的氢炉内退火定型，保温时间为10-60分钟；
4)将定型好的半圆环状热丝放置于烧杯中，并倒入配制好的刻蚀芯丝的化学刻蚀液体，进行化学刻蚀芯丝，刻蚀过程中可以用镊子拿取样品在显微镜下观察芯丝刻蚀情况，保证半圆环状热丝刻蚀干净；
5)将刻蚀好的半圆环状热丝放入中和液中浸泡，然后用去离子水冲洗干净；
6)修正半圆环状热丝的引线(跳变)部分，使得引线部分平直；
7)将修正后引线的半圆环状热丝两个配对放置于工装中，并将相互配合的两个半圆环状热丝上的钼丝缠绕热子引线的螺旋方向相反进行配置；
8)将组合在一起的两个半圆环状热丝的结合处通过半环螺旋形热丝(3)缠绕固定；
9)将经过步骤8)加工后的热子结构放入工装中，在氢炉内退火定型，保温时间为20-40分钟，进一步修正热子引线形状并使得热子成型；
10)用欧姆表测量成型好的热子电阻，电阻值满足0.83±0.02Ω即合格。
进一步地，步骤1)中钨铼20合金丝的直径为0.05-0.5mm，钼芯杆的直径为0.1-1mm，钼丝缠绕热子引线的节距为0.1-0.5mm，毛坯的切割长度为15-30mm。
更进一步地，步骤1)中钨铼20合金丝的直径优选为0.15mm，钼芯杆的直径优选为0.7mm，钼丝缠绕热子引线的节距优选为0.28mm，毛坯的切割长度优选为24.2mm。
更进一步地，步骤2)中使毛坯成型为内半径为1-3mm的半圆环状，半圆环状的内半径优选为2.45mm。
更进一步地，步骤3)中氢炉的温度优选控制在1745℃，保温时间优选为30分钟。
更进一步地，所述的步骤5)中的中和液是25％氨水:纯水按照体积比为1:9配制而成，并且半圆环状热丝在中和液中浸泡的时间为5分钟。
更进一步地，所述的步骤9)中加工后的热子结构在1745℃±25℃氢炉内退火定型，保温时间优选为25分钟。
具有上述结构的该种热子结构及其制备方法具有工艺重复性和一致性高的优点，既提高加热效率，又可均匀加热阴极，在脉冲使用情况下能有效的消除热子产生的电磁感应场的作用，保障器件的性能和指标。
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所示结构的前视图。
在图1-2中，1：环形本体；2：钼丝缠绕热子引线；3：半环螺旋形热丝。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为图1所示结构的前视图。由图1-2所示结构结合可知，该种热子结构包括环形本体1，以及环形本体1上设有对称布置的钼丝缠绕热子引线2和对称布置的半环螺旋形热丝3，且对称布置的两个钼丝缠绕热子引线2的螺旋方向相反。
环形本体1由两个半圆环状热丝组合而成，每个半圆环状热丝上均设有一个钼丝缠绕热子引线2，两个半圆环状热丝组合处通过半环螺旋形热丝3缠绕固定。其中，半圆环状热丝是由钼芯杆加工而成，钼丝缠绕热子引线2为钨铼20合金丝，半环螺旋形热丝3为钼丝。
一种制备上述热子结构的方法包括：
1)在绕线机设备上将钨铼20合金丝绕制在钼芯杆上，制备钼丝缠绕热子引线2，每段钼丝缠绕热子引线2之间的跳变距离15mm，之后在拉丝炉中进行拉丝定型，最后将螺旋线热丝在跳变中心切割成毛坯；
2)将切割好的毛坯放入模具中，并使毛坯成型为半圆环状；
3)将成型为半圆环状的热丝放置于整形工装中，并在1500-2000℃的氢炉内退火定型，保温时间为10-60分钟；
4)将定型好的半圆环状热丝放置于烧杯中，并倒入配制好的刻蚀芯丝的化学刻蚀液体，进行化学刻蚀芯丝，刻蚀过程中可以用镊子拿取样品在显微镜下观察芯丝刻蚀情况，保证半圆环状热丝刻蚀干净；
5)将刻蚀好的半圆环状热丝放入中和液中浸泡，然后用去离子水冲洗干净；
6)修正半圆环状热丝的引线(跳变)部分，使得引线部分平直；
7)将修正后引线的半圆环状热丝两个配对放置于工装中，并将相互配合的两个半圆环状热丝上的钼丝缠绕热子引线2的螺旋方向相反进行配置；
8)将组合在一起的两个半圆环状热丝的结合处通过半环螺旋形热丝3缠绕固定；
9)将经过步骤8)加工后的热子结构放入工装中，在氢炉内退火定型，保温时间为20-40分钟，进一步修正热子引线形状并使得热子成型；
10)用欧姆表测量成型好的热子电阻，电阻值满足0.83±0.02Ω即合格。
作为本发明的一种优选方式，步骤1)中钨铼20合金丝的直径为0.05-0.5mm，钼芯杆的直径为0.1-1mm，钼丝缠绕热子引线2的节距为0.1-0.5mm，毛坯的切割长度为15-30mm。
作为本发明的一种优选方式，步骤1)中钨铼20合金丝的直径优选为0.15mm，钼芯杆的直径优选为0.7mm，钼丝缠绕热子引线2的节距优选为0.28mm，毛坯的切割长度优选为24.2mm。
作为本发明的一种优选方式，步骤2)中使毛坯成型为内半径为1-3mm的半圆环状，半圆环状的内半径优选为2.45mm。
作为本发明的一种优选方式，步骤3)中氢炉的温度优选控制在1745℃，保温时间优选为30分钟。
作为本发明的一种优选方式，步骤5)中的中和液是25％氨水:纯水按照体积比为1:9配制而成，并且半圆环状热丝在中和液中浸泡的时间为5分钟。
作为本发明的一种优选方式，步骤9)中加工后的热子结构在1745℃±25℃氢炉内退火定型，保温时间优选为25分钟。
作为本发明热子结构的制作方法的一种具体实施例，制作方法包括：
1)在绕线机设备上将Ф0.15钨铼20合金丝绕制在Ф0.7钼芯杆上，制备34圈节距0.28mm螺旋线热丝，每段螺旋线热丝之间跳变距离15mm，之后在拉丝炉中进行拉丝定型，最后将螺旋线热丝在跳变中心切割成长度24.2mm的毛坯；
2)将切割好的的毛坯放入特制模具，并使毛坯成型为内半径R2.45mm的半圆环状；
3)将成型为半圆环状的热丝放置于整形工装中，并在1745℃氢炉内退火定型，保温时间为30分钟；
4)将定型好的半圆环状热丝放置于烧杯中，并倒入适量配制好的刻蚀芯丝的化学刻蚀液体，保持足够时间进行化学刻蚀芯丝，刻蚀过程中可以用镊子拿取样品在显微镜下观察芯丝刻蚀情况，保证Ф0.7钼芯丝刻蚀干净为止；
5)将刻蚀好的热丝放入按25％氨水:纯水＝1:9(体积比)配制的中和液中浸泡5分钟，然后用去离子水冲洗干净；
6)用平口钳修正半圆环状热丝引线(跳变)部分，使得引线部分平直；
7)将修正后引线的半圆环状热丝两个配对放置于特制工装中，其两部分螺旋形热丝螺旋方向相反进行配置；
8)将合拼的热子引线部位通过Ф0.1钼丝缠绕固定；
9)之后将热子放入特定的工装中，在1745℃氢炉内退火定型，保温时间为25分钟，目的在于修正热子引线形状并使得热子成型。
用欧姆表测量成型好的热子电阻，电阻值满足0.83±0.02Ω即可合格。至此一个合格的热子制备完毕。
具有上述结构的该种热子结构及其制备方法具有工艺重复性和一致性高的优点，既提高加热效率，又可均匀加热阴极，在脉冲使用情况下能有效的消除热子产生的电磁感应场的作用，保障器件的性能和指标。

Claims (10)

1.一种热子结构，其特征在于：所述的热子结构包括环形本体(1)，以及环形本体(1)上设有对称布置的钼丝缠绕热子引线(2)和对称布置的半环螺旋形热丝(3)，且对称布置的两个钼丝缠绕热子引线(2)的螺旋方向相反。
2.根据权利要求1所述的一种热子结构，其特征在于：所述的环形本体(1)由两个半圆环状热丝组合而成，每个半圆环状热丝上均设有一个钼丝缠绕热子引线(2)，两个半圆环状热丝组合处通过半环螺旋形热丝(3)缠绕固定。
3.根据权利要求2所述的一种热子结构，其特征在于：所述的半圆环状热丝是由钼芯杆加工而成，所述的钼丝缠绕热子引线(2)为钨铼20合金丝，所述的半环螺旋形热丝(3)为钼丝。
4.一种制备权利要求1-3任一项权利要求所述的热子结构的方法，其特征在于：加工方法包括，
1)在绕线机设备上将钨铼20合金丝绕制在钼芯杆上，制备钼丝缠绕热子引线(2)，每段钼丝缠绕热子引线(2)之间的跳变距离15mm，之后在拉丝炉中进行拉丝定型，最后将螺旋线热丝在跳变中心切割成毛坯；
2)将切割好的毛坯放入模具中，并使毛坯成型为半圆环状；
3)将成型为半圆环状的热丝放置于整形工装中，并在1500-2000℃的氢炉内退火定型，保温时间为10-60分钟；
4)将定型好的半圆环状热丝放置于烧杯中，并倒入配制好的刻蚀芯丝的化学刻蚀液体，进行化学刻蚀芯丝，刻蚀过程中可以用镊子拿取样品在显微镜下观察芯丝刻蚀情况，保证半圆环状热丝刻蚀干净；
5)将刻蚀好的半圆环状热丝放入中和液中浸泡，然后用去离子水冲洗干净；
6)修正半圆环状热丝的引线(跳变)部分，使得引线部分平直；
7)将修正后引线的半圆环状热丝两个配对放置于工装中，并将相互配合的两个半圆环状热丝上的钼丝缠绕热子引线(2)的螺旋方向相反进行配置；
8)将组合在一起的两个半圆环状热丝的结合处通过半环螺旋形热丝(3)缠绕固定；
9)将经过步骤8)加工后的热子结构放入工装中，在氢炉内退火定型，保温时间为20-40分钟，进一步修正热子引线形状并使得热子成型；
10)用欧姆表测量成型好的热子电阻，电阻值满足0.83±0.02Ω即合格。
5.根据权利要求4所述的一种制备热子结构的方法，其特征在于：步骤1)中钨铼20合金丝的直径为0.05-0.5mm，钼芯杆的直径为0.1-1mm，钼丝缠绕热子引线(2)的节距为0.1-0.5mm，毛坯的切割长度为15-30mm。
6.根据权利要求5所述的一种制备热子结构的方法，其特征在于：步骤1)中钨铼20合金丝的直径为0.15mm，钼芯杆的直径为0.7mm，钼丝缠绕热子引线(2)的节距为0.28mm，毛坯的切割长度为24.2mm。
7.根据权利要求6所述的一种制备热子结构的方法，其特征在于：步骤2)中使毛坯成型为内半径为1-3mm的半圆环状，半圆环状的内半径为2.45mm。
8.根据权利要求7所述的一种制备热子结构的方法，其特征在于：步骤3)中氢炉的温度控制在1745℃，保温时间为30分钟。
9.根据权利要求8所述的一种制备热子结构的方法，其特征在于：所述的步骤5)中的中和液是25％氨水:纯水按照体积比为1:9配制而成，并且半圆环状热丝在中和液中浸泡的时间为5分钟。
10.根据权利要求9所述的一种制备热子结构的方法，其特征在于：所述的步骤9)中加工后的热子结构在1745℃±25℃氢炉内退火定型，保温时间为25分钟。
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