[發明專利]熱陰極用熔融熱子組件的制備方法

無效

• 申請號: 201110432136.6
• 申請日: 2011-12-21
• 公開（公告）號: CN103177914A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 劉燕文;孟鳴鳳;邯嬌;徐偉;朱虹;鄧峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: H01J9/02
• 分類號: H01J9/02;H01J9/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及微波器件技術領域，是一種熱陰極用熔融熱子組件的制備方法。

背景技術

電真空器件中加熱陰極的零件，稱為熱子或熱子組件。

微波真空電子技術是一個歷史悠久，充滿活力，且發展潛力巨大的研究領域。同時，微波真空電子技術是一種包括微波電子學、陰極電子學、電磁場理論、材料技術、真空技術、數值計算技術及計算機模擬仿真技術等學科的綜合性極強的研究領域。發展歷史表明，微波真空電子器件及相關技術的發展取決于一個國家的綜合實力，并決定著該國的微波真空電子器件的發展水平。因此，目前只有美國、俄羅斯、英國、法國、日本、德國、中國等綜合科技實力強的大國才具有高性能微波真空電子器件研制和生產應用的能力。

微波真空電子器件廣泛應用于雷達、衛星通信、電子加速器、全球定位、可控熱核聚變及未來軍事前沿的高功率微波武器等方面，其獨特的功能和優越的性能，特別是在大功率和高頻段的情況下，是其他器件所不能取代的。歷經數十年的發展，雖然常規微波真空電子器件及相關技術的理論已基本成熟，然而現代高技術微波器件對微波信號的功率、頻率、帶寬等工作特性不斷提出新的發展需求。這些需求主要表現在要求更高的頻率、更大的功率、更寬的頻帶、更高的效率和新的工作特性，從而對微波真空電子器件及相關技術的發展提出了新的挑戰和發展機遇。而擔當電子發射的熱陰極及熱子又是微波真空電子器件中最為核心的部分，熱子性能好壞將直接影響微波源的輸出性能和壽命，進而影響衛星及高功率微波器件的性能和壽命。因此研究熱陰極用高可靠熱子，對于推動衛星通信及高功率微波器件等技術的發展具有十分重要的意義。

近些年來微波器件的快速啟動要求對熱子性能提出更高的技術挑戰，需要在如何縮短預熱時間，降低加熱功率方面做大量深入細致的研究工作。通常熱子是靠熱輻射加熱陰極的，因此通過提高絕緣層的熱輻射能力，或者使熱子與陰極有良好的接觸，以熱傳導給熱，都可以提高加熱的效率，縮短預熱時間，如黑化熱子就是提高了絕緣層輻射能力的熱子。目前主要采取的方法有：改進加熱結構和屏蔽，加大熱子絕緣層的輻射能力，以及做成所謂的陰極熱子組件等幾種。

陰極熱子組件就是在間熱式陰極和熱子之間的空隙中充填以填充劑，再經燒結而成的結合體，熱子加熱陰極的方式則由熱輻射給熱變為熱傳導給熱。

陰極熱子組件結構的優點有如下幾個方面：

(1)陰極的預熱時間縮短。

(2)加熱功率降低。

(3)熱子的工作溫度降低。陰極與熱子間的溫度差可從500～600℃降低到100～200℃。

(4)陰極與熱子形成一個整體，耐振動，耐沖擊。

但這種傳統的陰極熱子組件的致密性差，使得陰極熱子組件的上述優點還不夠明顯。為了進一步提高陰極熱子組件的性能，人們提出了熔融熱子組件的成形工藝。

傳統熔融熱子組件制備工藝如下：

(1)首先將已制備好的熱子取出，放入熱子托盤。

(2)將900#Al₂O₃粉末倒入50ml小燒杯中，加入1∶2比例的硝棉溶液和乙酸丁酯，用玻璃棒攪拌至Al₂O₃粉末完全溶解。

(3)將攪拌好的Al₂O₃漿料倒入熱子托盤中，加至托盤1/2處，再用150μm?Al₂O₃粉末填滿。用滴管滴入少量無水乙醇使Al₂O₃沉積，用鑷子夾住熱子托盤輕輕振幾下，使Al₂O₃粉末均勻散開。

(4)將組件放入烘箱里烘干，80℃保溫30分鐘，再升到120℃保溫30分鐘。

(5)將烘干后的熱子組件取出，送入高溫氫氣爐中，1800℃保溫10分鐘后斷加熱，等待40分鐘后取出。

(6)將預燒后的熱子組件取出，用毛筆蘸配好的Al₂O₃漿料涂在組件表面，使漿料完全滲透到Al₂O₃粉的孔隙中，再放入烘箱中烘干，送入鎢網爐中，2050℃保溫5分鐘后斷加熱，待40分鐘后取出。