CN203434117U - 阴极热子组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种阴极热子组件。该阴极热子组件包括：帽状阴极；热子托屏，在帽状阴极和热子托屏之间形成加热空间；热子绝缘管阵列，设置于所设加热空间内，固定于热子托屏上，包括若干圈的呈中空管状的热子绝缘管，其中，每圈热子绝缘管包括若干个相互隔开预设距离的热子绝缘管；以及热子，依次穿过热子绝缘管阵列中各个热子绝缘管中间的内部空间，热子绝缘管的上端与阴极基底接触，下端与热子托屏接触，由该热子绝缘管实现热子与帽状阴极和热子托屏的低压隔离。

Description

阴极热子组件

技术领域

本实用新型涉及电真空器件技术领域，特别涉及一种阴极热子组件。

背景技术

现代化电子对抗武器装备要求反应灵敏，在最短的时间内获得准确的信息并迅速做出反应，这就迫切希望它的重要组成部分---大功率微波器件不仅具有高功率、高可靠性、高效率的性能，而且具有快速启动的能力。这就要求作为微波器件“心脏”的阴极不仅具有大发射电流密度、高可靠性、长寿命等性能，而且具备快速启动的能力。

阴极的快速启动是指阴极从开始加热在尽可能短的时间内能够正常发射电流，阴极的启动时间主要取决于阴极从开始加热到正常工作温度的时间，同时又受管内真空度、残余气体的种类及由于阴极热子热辐射对电子枪周围零件的热膨胀平衡时间的影响。而阴极到正常工作温度的启动时间又取决阴极的种类、阴极与热子组合结构、阴极的加热方式。在确定阴极种类及加热方式时，阴极的启动时间决定于阴极与热子的组合结构。

在现有技术中，大功率微波器件阴极与热子的组合结构有两种方式：一是热子通过夹板瓷固定在热子托屏上，然后与阴极通过夹板瓷上盖中间点接触，夹板瓷上盖一般大于1.5mm，这种结构虽然很好的对阴极与热子、热子与热子托屏进行了低压隔离，但热子与阴极距离较远，增加了热子到阴极热辐射的距离，降低了热子加热效率，所以一般大功率微波管在工作时，灯丝预热需要15分钟以上；第二种结构是热子表面烧结一层氧化物铝粉，然后与阴极及热子托屏直接接触，这种结构虽然提高了加热效率、减少预热时间，但是在阴极工作过程中由于氧化铝粉易掉粉，造成阴极热子短路，损坏器件。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本实用新型提供了一种阴极热子组件，以实现大功率微波管阴极的快速加热。

(二)技术方案

根据本实用新型的一个方面，提供了一种阴极热子组件。该阴极热子组件包括：帽状阴极；热子托屏，在帽状阴极和热子托屏之间形成加热空间；热子绝缘管阵列，设置于加热空间内，固定于热子托屏上，包括若干圈的呈中空管状的热子绝缘管，其中，每圈热子绝缘管包括若干个相互隔开预设距离的热子绝缘管；以及热子，依次穿过热子绝缘管阵列中各个热子绝缘管中间的内部空间，热子绝缘管的上端与帽状阴极接触，下端与热子托屏接触，由该热子绝缘管实现热子与帽状阴极和热子托屏的低压隔离。

优选地，本实用新型阴极热子组件中，每圈热子绝缘管均以热子托屏的中心为圆心，呈圆周状均匀分布。

优选地，本实用新型阴极热子组件中，每圈热子绝缘管包括4～8个相互隔开预设距离的热子绝缘管。

优选地，本实用新型阴极热子组件中，每一热子绝缘管的中间有凹槽；热子托屏上打有与热子绝缘管的数量与位置对应的2个一组的小孔组，利用热子绝缘管中间的凹槽和热子托屏上的小孔组，热子绝缘管由耐高温金属丝捆绑固定于热子托屏。

优选地，本实用新型阴极热子组件中，热子的直径为0.9mm；热子绝缘管的内径为1mm、壁厚为0.5mm，外径为2mm，长度为5mm。

优选地，本实用新型阴极热子组件还包括：2组热子腿绝缘瓷，分别位于热子托屏边缘，所设加热空间中热子导入、导出处，每个热子腿绝缘瓷上端与阴极基底接触，侧面与下端与热子托屏接触。

优选地，本实用新型阴极热子组件中，每个热子腿绝缘瓷由两个直角对称的半球面瓷体拼合而成；热子腿绝缘瓷两端有凹槽，以将绝缘瓷固定在热子上的同时，与阴极基底2紧密相接。

优选地，本实用新型阴极热子组件中，热子绝缘管的材质为陶瓷或耐高温高分子材料。

优选地，本实用新型阴极热子组件中，帽状阴极包括：阴极基底，其包括：弧形本体及位于该弧形本体边缘朝向远离该弧形本体球心方向延伸的密闭环；阴极帽，套设于阴极基底的外侧，包括：弧形本体，及位于该弧形本体边缘朝向远离该弧形本体球心方向延伸的密闭环，阴极帽的密闭环与内侧阴极基底的密闭环焊接。

优选地，本实用新型阴极热子组件中，热子托屏包括：弧形本体；以及位于该弧形本体边缘朝向靠近该弧形本体球心方向延伸的密闭环，该密闭环的外侧与阴极基底密闭环的内侧焊接，从而在阴极基底和热子托屏之间形成加热空间。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本实用新型阴极热子组件解决了传统夹板瓷固定热子结构热子与阴极热辐射距离远的问题，缩短热子到阴极的热辐射距离，同时解决了烧结氧化铝粉热子与阴极组合结构易短路的问题，提高器件使用的稳定可靠性。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种大功率微波管快热阴极热子组件的纵向剖面结构示意图；

图2A和图2B为某波段大功率速调管的阴极温度随加热时间的变化关系图，其中，图2A为传统夹板瓷阴极热子组合结构的测试结果，图2B为本实用新型快热阴极热子组件结构的测试结果。

【本实用新型主要元件符号说明】

1-阴极帽；          2-阴极镍基底；

3-热子；            4-热子绝缘瓷管；

5-热子腿绝缘瓷管；  6-热子托屏。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、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，对本实用新型进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似等于相应的值。

本实用新型阴极热子组件利用热子绝缘瓷管阵列在缩短热子与阴极间的辐射距离的同时，又保证了热子与阴极、热子与热子托屏的低压隔离。

在本实用新型的一个示例性实施例中，提供了一种阴极热子组件。请参照图1，该阴极热子组件包括：阴极帽1、阴极基底2、热子3、热子绝缘瓷管阵列、热子腿绝缘瓷管5和热子托屏6。阴极帽1和阴极基底2组成帽状阴极。

以下分别对本实施例阴极热子组件的各个组成部分进行详细说明。

请参照图1，阴极基底2包括：弧形本体，及位于该弧形本体边缘朝向远离该弧形本体球心方向延伸的密闭环。

阴极帽1套设于阴极基底2的外侧，同样包括：弧形本体，及位于该弧形本体边缘朝向远离该弧形本体球心方向延伸的密闭环。该阴极帽的密闭环与内侧阴极基底的密闭环焊接。其中，阴极帽球面半径为36mm，阴极帽直径为53mm。

热子托屏6包括：弧形本体，及位于该弧形本体边缘朝向靠近该弧形本体球心方向延伸的密闭环。该热子托屏6的密闭环的外侧与阴极基底2的密闭环的内侧焊接，从而在阴极基底2和热子托屏6之间形成加热空间。

热子绝缘瓷管阵列，设置于所设加热空间内，包括若干圈的，位于阴极基底2和热子托屏6之间的热子绝缘瓷管，其中，每圈热子绝缘瓷管均大致以所述热子托屏6弧形本体中心为圆心，不同圈热子绝缘瓷管距离热子托屏6弧形本体中心的距离不同。每圈均匀分布4个相互隔开预设距离的热子绝缘瓷管4。每个热子绝缘瓷管4均独立的固定在热子托屏6上。其中，每圈分布的热子绝缘瓷管的个数与距离热子托屏的距离及热子绝缘瓷管的长度有关，需要结合加热效率和可靠性进行设计。

热子绝缘瓷管4正中间有一深0.2mm的凹槽，热子托屏6上打有直径大于钼丝直径、孔间距离大于热子绝缘瓷管4内径且与热子绝缘瓷管4的数量与位置对应的小孔组(2个一组，共24组)。其中，小孔的直径为0.25mm、同组两小孔间距离1.8mm。通过上述小孔，热子绝缘瓷管4由直径为0.1mm的钼丝捆绑固定在热子托屏6上。

热子绝缘瓷管4的内径为1mm、壁厚为0.5mm，外径为2mm，长度为5mm。热子3直径为0.9mm，其穿过热子绝缘瓷管阵列的各个热子绝缘瓷管中间的内部空间。热子绝缘瓷管4的上端与阴极基底2接触，下端与热子托屏6接触，负责热子3与阴极基底2/热子托屏6之间的低压隔离。

2组热子腿绝缘瓷5分别设置于加热空间热子导入、导出处，位于阴极基底2和热子托屏6边缘。热子腿绝缘瓷5上端与阴极基底2接触，侧面与下端与热子托屏6接触。负责热子3腿部与阴极基底2之间、热子3腿部与热子托屏6及热子托屏侧面之间的低压隔离。

热子腿绝缘瓷5，为两个直角对称的半球面瓷体拼合而成。两个半球面瓷体装入1个热子腿处，将热子3的腿部包裹。

热子腿绝缘瓷5两端有一深0.2mm的凹槽，以保证钼丝将绝缘瓷5固定在热子3上的同时，热子腿绝缘瓷5与阴极基底2紧密相接。

本实施例中，热子3由从一侧的热子腿绝缘瓷导入加热空间，在加热空间内环状分布，而后从另一侧的热子腿绝缘瓷从加热空间导出。在热子3导入和导出加热空间的部分，由热子腿绝缘瓷管5实现其与阴极基底2与热子托屏6的低压隔离。在热子3位于加热空间内的部分，由热子绝缘瓷管实现其与阴极基底2与热子托屏6的低压隔离。

为了验证本实施例阴极热子组件的实际效果，将上述阴极热子组件装入某波段大功率速调管电子枪，电子枪装入预除气台进行抽真空，当真空度小于10^-5Pa时，采用恒流源加灯丝电流到20A，同时开始记录阴极表面温度随时间的变化关系，阴极表面温度采用红外测温仪进行测量。为了对比说明，对传统夹板瓷阴极组合结构在相同的条件下做相同的试验，测试结果如图2A和图2B所示。

图2A和图2B是这种大功率速调管阴极表面温度随加热时间的变化关系图，其中，图2A是传统夹板瓷阴极热子组合结构，图2B为本实用新型快热阴极热子组件结构。从图2A可以看出传统夹板瓷阴极热子组合结构电子枪需要900秒才能达到阴极正常的工作温度800℃左右，从图2B可以看出新实用新型快热阴极热子组件结构电子枪只需要250秒就达到阴极正常的工作温度800℃左右。

本实施例阴极热子组件解决了传统夹板瓷固定热子结构热子与阴极热辐射距离远的问题，缩短热子到阴极的热辐射距离；同时解决了烧结氧化物粉热子与阴极组合结构易短路的问题，提高器件使用的稳定可靠性。

至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本实用新型阴极热子组件有了清楚的认识。

此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施方式中提到的各种具体结构或形状，本领域的普通技术人员可对其进行简单地熟知地替换，例如：

(1)阴极帽及阴极基底组成的帽状阴极还可以采用钨基底及钼筒的形式或直接采用阴极镍基底的形式；

(2)热子绝缘瓷管可以用绝缘性好耐高温的材料来代替，如耐高温高分子聚合物。

综上所述，本实用新型提供了一种用于大功率微波管的阴极热子组件。利用本实用新型，在阴极尺寸相同、加热功率相同的条件下，可以实现阴极表面的快速升温。

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

Claims (10)

1.一种阴极热子组件，其特征在于，包括：

帽状阴极；

热子托屏，在帽状阴极和热子托屏之间形成加热空间；

热子绝缘管阵列，设置于所述加热空间内，固定于所述热子托屏上，包括若干圈的呈中空管状的热子绝缘管，其中，每圈热子绝缘管包括若干个相互隔开预设距离的热子绝缘管；以及

热子，依次穿过所述热子绝缘管阵列中各个热子绝缘管中间的内部空间，所述热子绝缘管的上端与所述帽状阴极接触，下端与所述热子托屏接触，由该热子绝缘管实现热子与所述帽状阴极/热子托屏的低压隔离。

2.根据权利要求1所述的阴极热子组件，其特征在于，每圈热子绝缘管均以所述热子托屏的中心为圆心，呈圆周状均匀分布。

3.根据权利要求1所述的阴极热子组件，其特征在于，每圈热子绝缘管包括4～8个相互隔开预设距离的热子绝缘管。

4.根据权利要求1所述的阴极热子组件，其特征在于，每一热子绝缘管的中间有凹槽；

所述热子托屏上打有与热子绝缘管的数量与位置对应的2个一组的小孔组，利用所述热子绝缘管中间的凹槽和所述热子托屏上的小孔组，所述热子绝缘管由耐高温金属丝捆绑固定于所述热子托屏。

5.根据权利要求1所述的阴极热子组件，其特征在于，所述热子的直径为0.9mm；

所述热子绝缘管的内径为1mm、壁厚为0.5mm，外径为2mm，长度为5mm。

6.根据权利要求1所述的阴极热子组件，其特征在于，还包括：

2组热子腿绝缘瓷，分别位于所述热子托屏边缘，所设加热空间中热子导入、导出处，每个热子腿绝缘瓷上端与阴极基底接触，侧面与下端与热子托屏接触。

7.根据权利要求6所述的阴极热子组件，其特征在于，每个热子腿绝缘瓷由两个直角对称的半球面瓷体拼合而成；

热子腿绝缘瓷两端有凹槽，以将所述绝缘瓷固定在热子上的同时，与所述阴极基底紧密相接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的阴极热子组件，其特征在于，所述热子绝缘管的材质为陶瓷或耐高温高分子材料。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的阴极热子组件，其特征在于，所述帽状阴极包括：

阴极基底，其包括：弧形本体及位于该弧形本体边缘朝向远离该弧形本体球心方向延伸的密闭环；

阴极帽，套设于所述阴极基底的外侧，包括：弧形本体，及位于该弧形本体边缘朝向远离该弧形本体球心方向延伸的密闭环，所述阴极帽的密闭环与内侧所述阴极基底的密闭环焊接。

10.根据权利要求9所述的阴极热子组件，其特征在于，所述热子托屏包括：

弧形本体；以及

位于该弧形本体边缘朝向靠近该弧形本体球心方向延伸的密闭环，该密闭环的外侧与所述阴极基底密闭环的内侧焊接，从而在所述阴极基底和所述热子托屏之间形成加热空间。

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