CN204230199U - 一种x波段空间行波管阴极结构 - Google Patents
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Abstract
一种X波段空间行波管阴极结构，其特征在于：包括阴极基体(1)、杯形件(2)、热子(3)和刚玉粉(4)；本实用新型的有益效果是：阴极工作温度低、寿命长、工作稳定可靠、耐振动冲击；焊接结构和灌注结构使阴极基体和热子通过杯形件接触优良、热效率高；可满足不同尺寸阴极的焊接和灌注。
Description
技术领域
本实用新型属于阴极技术领域，特别属于X波段空间行波管阴极结构这一技术领域。
背景技术
X波段空间行波管是当代国内外空间有效载荷系统装备中应用最广泛的关键器件，在空间导航、通讯和数据传输系统发展中具有举足轻重的地位。X波段空间行波管阴极是整个X波段空间行波管的关键部件，要求具有寿命长、工作稳定可靠、抗振动冲击等特点。
对X波段空间行波管阴极来说，要保证阴极的长寿命，提高工作稳定性，首先要从阴极结构的选用上得到了有力保证。阴极选用极低的工作电流密度，保证阴极寿命时间内的发射能力，同时可以降低阴极的工作温度，极大延长阴极的使用寿命，提高行波管的可靠性。
普通行波管所用阴极的发射电流密度较大，热屏采用同轴设置的简单结构，不适合应用于空间行波管。所以设计一种既能提高使用寿命，保证稳定工作，又能提高热效率的阴极是很有意义的。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种X波段空间行波管阴极结构，以满足X波段空间行波管阴极工作温度低、寿命长、工作稳定可靠、耐振动冲击，具有结构简单、热效率高的要求。
为实现上述目的，本设计是通过以下技术手段来实现的：
一种X波段空间行波管阴极结构，其特征在于：包括阴极基体1、杯形件2、热子3和刚玉粉4；所述阴极基体1为倒圆锥形结构，发射面1-3的直径大于底面1-4直径，由大孔隙度钨基体1-1和小孔隙度钨基体1-2组成，大孔隙度钨基体1-1除底面外，其余三面被小孔隙度钨基体1-2覆盖；所述杯形件2为中空阶梯型圆柱结构，由热子槽2-1和阴极槽2-2组成，两槽之间设有隔板2-3，热子槽2-1的直径小于阴极槽2-2直径，在热子槽2-1的内壁设有螺纹状凹槽2-4；所述热子3为单螺旋钨铼合金丝绕制圆柱状，热子3的上部引出线作为阴极腿3-1，中部引出线作为热子腿3-2；所述阴极基体1焊接于阴极槽2-2内，底面1-4与隔板2-3接触，所述热子3位于热子槽2-1，热子3与杯形件2之间灌注有刚玉粉4。
优选的：
所述的一种X波段空间行波管阴极结构，其特征在于：所述阴极基体1采用纯钨粉末两次压制而成，发射面1-3的直径为Ф3.5mm，底面1-4直径与阴极槽2-2内径配合间隙为（0.002～0.006）mm，高度为3±0.5mm。
所述的一种X波段空间行波管阴极结构，其特征在于：所述发射面1-3为球面，球面半径为8.1 mm，深度为0.12 mm，发射面1-3覆膜有一层高逸出功的合金膜Os-Ir-Al。
所述的一种X波段空间行波管阴极结构，其特征在于：所述热子3采用Ф0.13mm的钨铼合金丝绕制。
所述的一种X波段空间行波管阴极结构，其特征在于：所述杯形件2采用钼材料。
本发明的有益效果是：阴极工作温度低、寿命长、工作稳定可靠、耐振动冲击；焊接结构和灌注结构使阴极基体和热子通过杯形件接触优良、热效率高；可满足不同尺寸阴极的焊接和灌注。
附图说明
图1为本设计结构示意图。
附图标号的含义如下：1、阴极基体；2、杯形件；3、热子；4、刚玉粉。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对设计作进一步的说明。
如图1所示，本实用新型技术方案的原理是先将钼材料的杯形件2和热子3进行灌注，再将其和阴极基体1进行钎焊的阴极结构。利用热子3尺寸和杯形件2左端内槽尺寸相匹配，通过刚玉粉4将热子3紧固在杯形件2左端内壁上一列螺纹凹槽里，同时阴极基体1外径和杯形件2右端内槽直径相配合，阴极基体1左侧端面与杯形件2右侧内槽端面平整，且钨钴粉料填充于其间，经过钎焊处理，焊接成一体，钎焊阴极组件经过车加工、镀膜和真空处理形成新型的阴极结构。刚玉粉4本身的电绝缘性可避免热子3与杯形件2之间出现短路现象，同时刚玉粉灌注烧结后比较密实，提高了热子3的稳定性，阴极基体1、热子3和杯形件2制作成一个整体阴极结构，提高了热效率。
制造过程：
①将干净的Ф0.13mm的钨铼合金丝在热子成型夹具上完成单螺旋圆柱状，使得绕线匝数为9圈，然后将热子3在氢气中热处理，温度为1650±10℃，保温时间为5～7min，起到定型的作用，再从夹具上取下热子3，最后将热子3在电泳液里进行电泳处理，电泳电压为65±3V，时间为6S，使得热子3表面上覆盖一层厚度为30～50μm的刚玉粉，并对其进行氢气热处理。
②将刚玉粉4和硝棉溶液放置在小瓷杯中，用陶瓷杆搅拌均匀，用自制细针将刚玉粉4和硝棉溶液涂覆在杯形件2左端内槽中，并在射灯下进行干燥，将步骤1完成的热子3放置于杯形件2左端内槽中，用刚玉粉4和硝棉溶液进行灌封，保证灌封密实，没有气泡、裂缝，并将其进行氢气热处理，温度为1750±10，保温时间为10±0.5min，测量热子3冷电阻为1.65±0.03Ω。
③称量钨粉0.7±0.0005克，将钨粉倒入压制模具里，在压强为1.8MPa下压制出小孔隙度钨基体1-2，调转压制模具，称量钨粉0.06±0.0005克，将钨粉倒入压制模具里，在压强为0.4MPa下压制出大孔隙度钨基体1-1，从压制模具中压出阴极基体1，高度为3±0.5mm，将阴极基体1在氢气炉中进行高温烧结，温度为1975±25℃，保温时间为40～60min，将烧结后的阴极基体1进行浸入3BaO·0.5CaO·Al2O3盐液，将浸盐后的阴极基体1加工成圆锥形字型，底面1-4直径与阴极槽2-2内径配合间隙为0.002～0.006mm，发射面1-3直径为Ф3.5mm。
④将步骤2完成的组件放置于钎焊夹具上，称量钨钴焊料0.004±0.0005克，将其均匀洒在阴极槽2-2端面上，然后把步骤3完成的阴极基体1缓慢挤进杯形件2里，保证阴极基体1与杯形件2紧密结合并紧固，在氢气中完成钎焊，钎焊温度为1450±10℃，保温时间为1 min，拆解出钎焊组件进行车加工，阴极基体1上加工出发射面1-3，球面半径为8.1 mm，深度为0.12 mm；加工杯形件2，阴极槽2-2内径为Ф3mm，长度为1.2 mm，将车加工好的组件进行刻蚀和镀膜，刻蚀深度为3～7μm，镀膜厚度为0.6～0.8μm。
⑤对镀膜好的组件进行质量检查，保证阴极发射面没有氧化斑点、杂质颗粒、起皮气泡等现象，将质量合格的组件进行装架并真空处理、发射测试，阳极片与阴极组件之间的距离为1 mm，测试时真空度不低于3.2×10-5Pa。
以上显示和描述了本设计的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本设计不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本设计的原理，在不脱离本设计精神和范围的前提下，本设计还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本设计范围内。本设计要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种X波段空间行波管阴极结构，其特征在于：包括阴极基体(1)、杯形件(2)、热子(3)和刚玉粉(4)；所述阴极基体(1)为倒圆锥形结构，发射面(1-3)的直径大于底面(1-4)直径，由大孔隙度钨基体(1-1)和小孔隙度钨基体(1-2)组成，大孔隙度钨基体(1-1)除底面外，其余三面被小孔隙度钨基体(1-2)覆盖；所述杯形件(2)为中空阶梯型圆柱结构，由热子槽(2-1)和阴极槽(2-2)组成，两槽之间设有隔板(2-3)，热子槽(2-1)的直径小于阴极槽(2-2)直径，在热子槽(2-1)的内壁设有螺纹状凹槽(2-4)；所述热子(3)为单螺旋钨铼合金丝绕制圆柱状，热子(3)的上部引出线作为阴极腿(3-1)，中部引出线作为热子腿(3-2)；所述阴极基体(1)焊接于阴极槽(2-2)内，底面(1-4)与隔板(2-3)接触，所述热子(3)位于热子槽(2-1)，热子(3)与杯形件(2)之间灌注有刚玉粉(4)。
2.如权利要求1所述的一种X波段空间行波管阴极结构，其特征在于：所述阴极基体(1)采用纯钨粉末两次压制而成，发射面(1-3)的直径为Ф3.5mm，底面(1-4)直径与阴极槽(2-2)内径配合间隙为0.002～0.006mm，高度为3±0.5mm。
3.如权利要求2所述的一种X波段空间行波管阴极结构，其特征在于：所述发射面(1-3)为球面，球面半径为8.1 mm，深度为0.12 mm，发射面(1-3)覆膜有一层高逸出功的合金膜Os-Ir-Al。
4.如权利要求1所述的一种X波段空间行波管阴极结构，其特征在于：所述热子(3)采用Ф0.13mm的钨铼合金丝绕制。
5.如权利要求1所述的一种X波段空间行波管阴极结构，其特征在于：所述杯形件(2)采用钼材料。
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|---|---|---|---|---|
| CN108321068A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-07-24 | 南京三乐集团有限公司 | 一种行波管用的异形结构阴极及其制备方法 |
| CN111997854A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-11-27 | 成都创元电子有限公司 | 一种热子嵌入式空心阴极 |
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