[發明專利]一種微波加熱用磁控管管芯

有效

• 申請號: 201310511985.X
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103531419A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 殷勇;蒙林;王彬;李海龍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01J25/50
• 分類號: H01J25/50;H01J23/14
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 詹福五

技術領域

本發明屬于磁控管的設計和生產技術領域，更具體的說是涉及一種微波加熱用磁控管管芯結構的設計和生產，采用該磁控管管芯可延長其使用壽命，同時可簡化生產工藝、降低生產成本；采用該管芯的磁控管尤其適合作為微波高溫工業窯爐用微波加熱磁控管。

背景技術

在常傳統微波加熱用磁控管管芯中采用熱陰極作為電子發射源，在工作時需將電流供給熱陰極，以便將陰極的溫度升高到1200℃到2500℃。由于磁控管屬于電真空器件，必須在真空度良好環境下工作，因此磁控管管芯良好的密封性能是保證磁控管性能和使用壽命的關鍵因素。

附圖1是目前在高溫工業窯爐上普遍采用的微波加熱用磁控管及其管芯的結構示意圖，其中實線部分為管芯結構示意圖、雙點劃線部分為磁控管其余部分結構示意圖。圖中：熱陰極發射體1-1是采用碳化后含釷的鎢線材繞制成的螺旋形線體，螺旋體兩端分別通過上屏蔽帽1-2和下屏蔽帽1-3固定；上屏蔽帽1-2固定于中心支撐及上電極電源連接桿1-4的上端、同時穿過高壓陶瓷1-8中的密封連接孔后與中心端引片1-9連接以接入高壓電源；下屏蔽帽1-3固定于邊支撐及下電極電源連接桿1-5的上端、同時穿過高壓陶瓷1-8中的密封連接孔后與邊端引片1-10連接以接入高壓電源。為了保證磁控管的真空度，需要將中心端引片1-9和邊端引片1-10分別與高壓陶瓷1-8端面上的金屬化及鍍鎳層1-11進行良好的釬焊，以確保磁控管密封性和真空度；整個管芯通過下磁極1-6及下管殼（即管芯外殼）1-7與磁控管陽極筒2-1緊固密封成一體，即組成微波加熱用磁控管。

由于磁控管工作時需要給燈絲提供一定的電流，中心支撐及上電極電源連接桿1-4和邊支撐及下電極電源連接桿1-5需要加上約4kV的高壓，同時兩支桿之間有一個小的壓差(約為3.3V)。中心支撐及上電極電源連接桿1-4作為發射體1-1上電極的電源連接桿必須經發射體1-1中心與上屏蔽帽1-2連接；根據磁控管的工作原理，從陰極發射的電子受到磁場的作用，將會有一部分電子回轟到陰極發射體1-1上并穿過其螺旋形線體上的間隙打到中心支撐及上電極電源連接桿1-4的上部，使其該桿體工作時該部位的溫度高達1800℃左右。因此，為了使磁控管工作穩定、可靠，該中心支撐及上電極電源連接桿1-4一般采用其熔點高達2620℃點的金屬鉬，但是，金屬鉬在20～100℃區間的平均線膨脹系數為4.9～5.2×10^-6/℃；而高壓陶瓷1-8（通常為含Al₂O₃95%的95瓷）在20～500℃區間的平均線膨脹系數為6.5～7.5×10^-6/℃。當磁控管工作狀態良好時，其高壓陶瓷1-8的溫度一般約為120℃左右，由于高壓陶瓷1-8與金屬鉬的膨脹系數差異較大，在工作過程中高壓陶瓷1-8會產生一定的應力、特別是在間斷工作時因反復經受脹縮不均的應力的影響，這種應力對高壓陶瓷與金屬鉬、以及高壓陶瓷的金屬化端引片的釬焊部的密封性帶來不利影響，影響其密封性及使用壽命。這種情況在采用磁控管加熱的微波高溫窯爐中顯得特別突出（該環境下磁控管中高壓陶瓷1-8部分的溫度有時會高達300℃左右），磁控管更容易損壞；此外，完全采用金屬鉬桿作為中心支撐及上電極電源連接桿和邊支撐及下電極電源連接桿，還存在電阻率（工業純多晶鉬的電阻率為570μΩ·m）及成本較高、與高壓陶瓷之間密封結構及焊接工藝復雜、生產中的成品率較低，陰極的電性能亦較差等弊病。

發明內容

本發明的目的在于提供一種微波加熱用磁控管管芯，在簡化磁控管管芯的中心支撐及上電極電源連接桿和邊支撐及下電極電源連接桿與高壓陶瓷之間密封結構及焊接工藝的基礎上、減少密封件的數量，達到有效提高磁控管管芯的密封性、工作時的可靠性，延長其使用壽命，提高生產中的成品率、降低生產成本、改善陰極的電性能等目的。