CN114284121B - 用于行波管的电子枪及其制备方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于行波管的电子枪，包括：壳体组件，壳体组件内限定封闭空间；环形的支撑架，支撑架的外侧固定在壳体组件上；筒形的聚焦极，支撑架的内侧固定在聚焦极上，以将聚焦极支撑在封闭空间内；热屏蔽筒，固定在聚焦极内侧；支撑筒，支撑筒的第一端固定在热屏蔽筒内侧；以及阴极热子组件，与支撑筒的第二端连接，使得阴极热子组件被支撑在聚焦极中；其中，至少由部分壳体组件、支撑架和支撑筒在封闭空间内限定成适用于阴极热子组件散热的第一真空腔体，使得封闭空间内形成第一真空腔体、和与第一真空腔体热隔离的第二真空腔体。电子枪采用双真空腔结构，避免因电子枪内阴极热子组件的出气量而造成的真空度下降，提高了行波管工作的稳定性。

Description

用于行波管的电子枪及其制备方法

技术领域

本公开涉及微波真空电子器件技术领域，具体地，涉及一种用于行波管的电子枪及其制备方法。

背景技术

行波管为实现通信、数传、导航等卫星信号放大的核心器件，行波管的工艺生产中，行波管主要包括电子枪、慢波组件、收集极。行波管的工作原理是靠连续调制的电子注的速度来实现放大功能的微波电子管，待放大的微波信号经输入窗进入慢波电路、并沿慢波电路行进。电子与行进的微波场进行能量交换，使微波信号得到放大，行波管尤其空间行波管必须在15年寿命内一直保证足够的真空度。由于行波管为真空器件，工作过程需要稳定的真空度，而阴极热子组件长期工作在1200℃左右，因为温度高而导致阴极热子组件出气量大，减少阴极热子组件出气是提高行波管工作稳定性最有效的方法之一。

传统行波管结构中，采用一个真空腔体，行波管三大部件电子枪、慢波组件、收集极为一个密封的真空腔体，在行波管工作过程中，由于阴极热子组件长期工作在1200℃左右，因为温度高而导致阴极热子组件出气量大，造成行波管成品率降低及稳定性降低。因此，亟需设计一种电子枪结构及制备方法，避免因电子枪内阴极热子组件的出气量而造成的真空度下降，提高行波管工作的稳定性。

发明内容

有鉴于此，本公开提供了一种用于行波管的电子枪及其制备方法，以解决上述以及其他方面的至少一种技术问题。

为了实现上述目的，本公开的一个方面，提供了一种用于行波管的电子枪，包括：壳体组件，壳体组件内限定封闭空间；环形的支撑架，支撑架的外侧固定在壳体组件上；筒形的聚焦极，支撑架的内侧固定在聚焦极上，以将聚焦极支撑在封闭空间内；热屏蔽筒，固定在聚焦极内侧；支撑筒，支撑筒的第一端固定在热屏蔽筒内侧；以及阴极热子组件，与支撑筒的第二端连接，使得阴极热子组件被支撑在聚焦极中；其中，至少由部分壳体组件、支撑架和支撑筒在封闭空间内限定成适用于阴极热子组件散热的第一真空腔体，使得封闭空间内形成第一真空腔体、和与第一真空腔体热隔离的第二真空腔体。

根据本公开的实施例，其中，支撑筒的内径从支撑筒的第一端至第二端逐渐减小。

根据本公开的实施例，其中，壳体组件包括：筒形的主体部；输入端盖组件，设置在主体部的第一端；以及尾盖排气组件，固定在主体部的第二端。

根据本公开的实施例，还包括：阳极组件；阳极组件包括：阳极支撑架，设置于主体部上，并位于阴极热子组件和输入端盖组件之间；阳极，设置于阳极支撑架上；第一真空抽口，设置于输入端盖组件上，与第二真空腔体相通；第二真空抽口，设置于尾盖排气组件上，与第一真空腔体相通。

根据本公开的实施例，其中，阴极热子组件包括：热子组件，焊接固定在支撑筒内侧，产生热量和高温的结构；阴极，设置于热子组件上端，被加热后射出电子；结合筒，设置于热子组件的外部，结合筒部分地包覆在阴极热子组件的外部，与支撑筒的第二端连接。

根据本公开的实施例，其中，支撑筒由低蒸汽压金属材料制成，优选地，包括钼、钼铼、钽中的至少之一。

根据本公开的实施例，其中，热屏蔽筒由可伐类材料制成，热屏蔽筒与支撑筒的结合部位形成向内径向突出的凸缘；聚焦极和阴极同电位。

根据本公开的实施例，其中，聚焦极形成向外径方向凹陷的凹陷部，使得部分热屏蔽筒与聚焦极之间形成间隙。

本公开的另一个方面，提供了一种该电子枪的制备方法，包括：S1：将壳体组件与支撑架、热屏蔽筒与聚焦极之间固定焊料，装配到焊接模具中，在氢气保护炉中进行钎焊；S2：将支撑筒的第一端与热屏蔽筒内侧、支撑筒的第二端与阴极热子组件进行激光密封焊。

根据本公开的实施例，其中，焊料选用AuCu20；激光密封焊选用脉宽8ms，能量400J，焊点重叠率为90％。

根据本公开的上述实施例的用于行波管的电子枪及其制备方法，电子枪采用双真空腔结构，避免因电子枪内阴极热子组件的出气量而造成的真空度下降，使包括这种电子枪的行波管保持稳定的真空度，提高行波管工作的稳定性。

附图说明

图1是本公开实施例的用于行波管的电子枪的轴向剖视图；

图2是图1所示A部分的放大示意图；以及

图3是本公开实施例的电子枪的制备方法流程图。

附图标记说明

11主体部

12输入端盖组件

13尾盖排气组件

2支撑架

3聚焦极

31间隙

4热屏蔽筒

41凸缘

5支撑筒

6阴极热子组件

61阴极

62热子组件

63结合筒

7封闭空间

71第一真空腔体

72第二真空腔体

8阳极组件

81阳极支撑架

82阳极

91第一真空抽口

92第二真空抽口

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开作进一步的详细说明。

传统行波管结构中，采用一个真空腔体，行波管的电子枪、慢波组件、收集极形成为一个密封的真空腔体。在行波管工作过程中，阴极热子组件长期工作在1200℃左右，由于温度高而导致阴极热子组件出气量大，造成行波管成品率降低及稳定性降低。

为此，根据本公开的一个方面的总体上的发明构思，提供一种用于行波管的电子枪，包括：壳体组件，壳体组件内限定封闭空间；环形的支撑架，支撑架的外侧固定在壳体组件上；筒形的聚焦极，支撑架的内侧固定在聚焦极上，以将聚焦极支撑在封闭空间内；热屏蔽筒，固定在聚焦极内侧；支撑筒，支撑筒的第一端固定在热屏蔽筒内侧；以及阴极热子组件，与支撑筒的第二端连接，使得阴极热子组件被支撑在聚焦极中；其中，至少由部分壳体组件、支撑架和支撑筒在封闭空间内限定成适用于阴极热子组件散热的第一真空腔体，使得封闭空间内形成第一真空腔体、和与第一真空腔体热隔离的第二真空腔体。

根据本公开的另一个方面的总体上的发明构思，提供一种该电子枪的制备方法，包括：S1：将壳体组件与支撑架、热屏蔽筒与聚焦极之间固定焊料，装配到焊接模具中，在氢气保护炉中进行钎焊；S2：将支撑筒的第一端与热屏蔽筒内侧、支撑筒的第二端与阴极热子组件进行激光密封焊。

在上述用于行波管的电子枪及其制备方法中，通过将行波管的电子枪中支撑筒的第一端与热屏蔽筒内侧、支撑筒的第二端与阴极热子组件进行激光密封焊，电子枪形成双真空腔结构，避免因电子枪内阴极热子组件的出气量而造成的真空度下降，使包括这种电子枪的行波管保持稳定的真空度，提高行波管工作的稳定性。

以下列举具体实施例来对本公开的技术方案作详细说明。需要说明的是，下文中的具体实施例仅用于示例，并不用于限制本公开。

图1是本公开实施例的用于行波管的电子枪的轴向剖视图；图2是图1所示A部分的放大示意图。

如图1和2所示，本公开用于行波管的电子枪包括：壳体组件，壳体组件内限定一封闭空间7；外侧固定在壳体组件上的环形的支撑架2；筒形的聚焦极3，上述的支撑架2的内侧固定在聚焦极3上，将聚焦极3支撑在封闭空间7内；固定在聚焦极3内侧的热屏蔽筒4；第一端固定在热屏蔽筒4内侧的支撑筒5；以及阴极热子组件6，支撑筒5与阴极热子组件6的第二端连接，并使阴极热子组件6被支撑在聚焦极3中。至少由部分壳体组件、支撑架2和支撑筒5在封闭空间7内限定成适用于阴极热子组件6散热的第一真空腔体71，使封闭空间7内形成第一真空腔体71、和与第一真空腔体71热隔离的第二真空腔体72。这样，电子枪内形成双真空腔结构，可以降低收集极出气的表面积，避免因电子枪内阴极热子组件6的出气量而造成的真空度下降，使包括这种电子枪的行波管保持稳定的真空度，提高行波管工作的稳定性。

根据本公开的实施例，支撑筒5的内径从支撑筒5的第一端至第二端逐渐减小，由此形成大致喇叭形的外部轮廓。

根据本公开的实施例，壳体组件包括：筒形的主体部11；设置在主体部11的第一端的输入端盖组件12；以及固定在主体部11的第二端的尾盖排气组件13。

根据本公开的实施例，电子枪还包括：阳极组件8，阳极组件8包括：设置于主体部11上的阳极支撑架81，阳极支撑架81位于阴极热子组件6和输入端盖组件12之间；以及设置于阳极支撑架81上的阳极82。

根据本公开的实施例，电子枪还包括：设置于输入端盖组件12上的第一真空抽口91，第一真空抽口91与第二真空腔体72相通；以及设置于尾盖排气组件13上的第二真空抽口92，第二真空抽口92与第一真空腔体71相通。

根据本公开的实施例，阴极热子组件6包括：焊接固定在支撑筒5内侧的热子组件62，热子组件62用于产生热量；设置于热子组件62上端的阴极61，阴极61被热子组件62加热后可射出电子；以及设置于热子组件62的外部的结合筒63，结合筒63部分地包覆在阴极热子组件的外部，并与支撑筒5的第二端连接。

根据本公开的实施例，支撑筒5由低蒸汽压金属材料制成，优选地，包括钼、钼铼、钽中的至少之一。

根据本公开的实施例，热屏蔽筒4由可伐类材料制成，热屏蔽筒4与支撑筒5的结合部位(图2中的下端)形成向内径向突出的凸缘41，热屏蔽筒4采用“L”型结构，起热屏蔽和支撑阴极热子组件6的作用，并增加热屏蔽筒4与支撑筒5的结合强度。进一步地，在阴极热子组件6的外部部分地包覆结合筒63，支撑筒5的上部例如通过焊接方式连接在结合筒63的外部。

根据本公开的实施例，聚焦极3和阴极61同电位。

根据本公开的实施例，在筒形的聚焦极3的下部聚焦极3形成向外径方向凹陷的环形的凹陷部，热屏蔽筒4从聚焦极3的下端延伸并连接到聚焦极3的位于凹陷部的上部的内壁上，使得部分热屏蔽筒4与聚焦极3之间形成间隙31，间隙31包含在第一真空腔体71内。

图3是本公开实施例的电子枪的制备方法流程图。

如图3所示，该用于行波管的电子枪的制备方法，包括：S1：将壳体组件与支撑架2、热屏蔽筒4与聚焦极3之间固定焊料，装配到焊接模具中，在氢气保护炉中进行钎焊；S2：将支撑筒5的第一端与热屏蔽筒4内侧、支撑筒5的第二端与阴极热子组件6进行激光密封焊。

根据本公开的实施例，焊料选用AuCu20。

根据本公开的实施例，S1过程中，在氢气保护炉中进行钎焊的焊接的具体方法包括：A：以升温速度不超过15℃/min，升温至890℃±10℃，保温10-15min；B：以升温速度不超过20℃/min，升温至925℃±10℃，保温1-2min；C：在30min内冷却至600℃±10℃；D：在15min内冷却至400℃±10℃，然后随炉冷却至室温。

根据本公开的实施例，氢气保护炉内的钎焊过程完成一次进炉密封焊接，减少一次热屏蔽筒4与聚焦极3的激光焊工序，提高装配成功率。

根据本公开的实施例，焊接结束后，采用氦质谱检漏仪进行检漏，满足漏率小于等于1×10^-10Pa·m³/s。

根据本公开的实施例，S2过程中，支撑筒5的第二端与阴极热子组件6采用激光密封焊，采用铂金填充，实现焊缝的气密性，具体焊接过程为：A：用电阻点焊将阴极热子组件6外侧点焊一圈铂金皮，所采用型号为P105-1电阻点焊机，选用焊接周波01档，热量300的档位；B：将支撑筒5套入阴极热子组件6后，采用调平模具将支撑筒5装配到位，采用电阻点焊预固定，选用焊接周波01档，热量200的档位；C：采用激光密封焊实现焊缝的气密性。

根据本公开的实施例，S2过程中，支撑筒5的第一端与热屏蔽筒4内侧采用激光密封焊，采用铂金填充，实现焊缝的气密性，具体焊接过程为：A：用电阻点焊将阴极热子组件6外侧点焊一圈铂金皮，所采用型号为P105-1电阻点焊机，选用焊接周波01档，热量300的档位；B：将焊接好支撑筒5的阴极热子组件6套入带热屏蔽筒4的壳体组件，采用调平模具将支撑筒5装配到位，采用电阻点焊预固定，选用焊接周波01档，热量200的档位；C：采用激光密封焊，实现焊缝的气密性。

根据本公开的实施例，激光密封焊选用脉宽8ms，能量400J，焊点重叠率为90％，保证焊缝的气密性。

根据本公开的上述实施例的用于行波管的电子枪及其制备方法，通过将行波管的电子枪中支撑筒的第一端与热屏蔽筒内侧、支撑筒的第二端与阴极热子组件进行激光密封焊，电子枪形成双真空腔结构，避免因电子枪内阴极热子组件的出气量而造成的真空度下降，使包括这种电子枪的行波管保持稳定的真空度，提高行波管工作的稳定性。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。

并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。再者，单词"包含"不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面发明的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。

以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种用于行波管的电子枪，包括：

壳体组件，所述壳体组件内限定封闭空间（7）；

环形的支撑架（2），所述支撑架的外侧固定在所述壳体组件上；

筒形的聚焦极（3），所述支撑架（2）的内侧固定在所述聚焦极（3）上，以将所述聚焦极（3）支撑在所述封闭空间（7）内；

热屏蔽筒（4），固定在所述聚焦极（3）内侧；

支撑筒（5），所述支撑筒的第一端固定在所述热屏蔽筒（4）内侧；以及

阴极热子组件（6），与所述支撑筒（5）的第二端连接，使得所述阴极热子组件（6）被支撑在所述聚焦极（3）中；

其中，至少由部分所述壳体组件、所述支撑架（2）和所述支撑筒（5）在所述封闭空间（7）内限定成适用于阴极热子组件（6）散热的第一真空腔体（71），使得所述封闭空间（7）内形成所述第一真空腔体（71）、和与所述第一真空腔体（71）热隔离的第二真空腔体（72）。

2.根据权利要求1所述的电子枪，其中，所述支撑筒（5）的内径从所述支撑筒的第一端至第二端逐渐减小。

3.根据权利要求1所述的电子枪，其中，所述壳体组件包括：

筒形的主体部（11）；

输入端盖组件（12），设置在所述主体部（11）的第一端；以及

尾盖排气组件（13），固定在所述主体部（11）的第二端。

4.根据权利要求3所述的电子枪，还包括：

阳极组件（8），阳极组件（8）包括：

阳极支撑架（81），设置于所述主体部（11）上，并位于所述阴极热子组件（6）和所述输入端盖组件（12）之间；

阳极（82），设置于所述阳极支撑架（81）上；

第一真空抽口（91），设置于所述输入端盖组件（12）上，与第二真空腔体（72）相通；

第二真空抽口（92），设置于所述尾盖排气组件（13）上，与第一真空腔体（71）相通。

5.根据权利要求1所述的电子枪，其中，所述阴极热子组件（6）包括：

热子组件（62），焊接固定在所述支撑筒（5）内侧，产生热量和高温的结构；

阴极（61），设置于所述热子组件（62）上端，被加热后射出电子；

结合筒（63），设置于所述热子组件（62）的外部，所述结合筒（63）部分地包覆在阴极热子组件（6）的外部，并与所述支撑筒（5）的第二端连接。

6.根据权利要求1-5中的任一项所述的电子枪，其中，

所述支撑筒（5）由低蒸汽压金属材料制成。

7.根据权利要求6所述的电子枪，其中，所述支撑筒（5）的材料包括钼、钼铼、钽中的至少之一。

8.根据权利要求5所述的电子枪，其中，

所述热屏蔽筒（4）由可伐类材料制成，所述热屏蔽筒（4）与所述支撑筒（5）的结合部位形成向内径向突出的凸缘（41）；

所述聚焦极（3）和所述阴极（61）同电位。

9.根据权利要求1-5中的任一项所述的电子枪，其中，所述聚焦极形成向外径方向凹陷的凹陷部，使得部分所述热屏蔽筒（4）与所述聚焦极（3）之间形成间隙（31）。

10.一种如权利要求1-9中的任一项所述的电子枪的制备方法，包括：

S1：将壳体组件与支撑架（2）、热屏蔽筒（4）与聚焦极（3）之间固定焊料，装配到焊接模具中，在氢气保护炉中进行钎焊；

S2：将支撑筒（5）的第一端与所述热屏蔽筒（4）内侧、支撑筒（5）的第二端与阴极热子组件（6）进行激光密封焊。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其中，

所述焊料选用AuCu20；

所述激光密封焊选用脉宽8 ms，能量400 J，焊点重叠率为90%。