[發明專利]一種陰極熱子組件及其制備方法

有效

• 申請號: 202010062006.7
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111243917B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 劉燕文;王國建;田宏;朱虹;李芬;孟鳴鳳;趙恒邦;谷兵
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: H01J9/04
• 分類號: H01J9/04;H01J9/08;H01J1/22;H01J1/146
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明提供了一種陰極熱子組件及其制備方法。所述制備方法包括：將預設厚度的金屬片進行裁剪，得到矩形金屬條，將所述矩形金屬條作為熱子；將所述熱子焊接于陰極基底表面，該表面為與所述陰極基底的發射面相對立的表面。本發明的陰極熱子組件結構簡單，制備的陰極熱子組件成品率高、預熱時間短、不會短路、體積小、熱效率高、加熱溫度高、加熱均勻、耐震動性能好、抗熱沖擊性能好、可靠性高、制造方法簡單。

技術領域

本發明涉及微波器件技術領域，特別是涉及一種陰極熱子組件及其制備方法。

背景技術

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。而擔當電子發射的陰極熱子組件又是微波真空電子器件中最為核心的部分，它的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。因此研究新型陰極熱子組件，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和長壽命的要求對陰極熱子組件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。通常陰極熱子組件的結構如圖1所示，其包括：與陰極基底1連接的絕緣陰極筒2，位于所述絕緣陰極筒2中的加熱絲4。其中熱子材料一般選用鎢或鎢合金，如鎢鉬、鎢錸、鎢鋁等。傳統陰極熱子組件的常規制備方法是：1.繞絲：利用繞絲機和熱子專用模具將鎢或鎢合金絲繞制成所需結構和電阻的熱子。2.定形：將固定在定形模具上的熱子擺放在鉬舟中，放入氫爐加熱電壓升到1400℃，維持10分鐘后斷電冷卻到室溫后取出。3.利用電泳儀對熱子進行電泳，然后烘干；4.將電泳好熱子放入氫爐加熱到1700℃左右，維持10分鐘后斷電冷卻到室溫后取出。5.將電泳燒結好的熱子放入清洗干凈的鉬筒內。6.將銷綿調制好絕緣材料的漿料(如氧化鋁、摻雜氧化鋁、氮化硼等)放入鉬筒內，然后烘干。7.將填充好絕緣材料的熱子組件放入氫爐，加熱到1700℃左右，維持10分鐘后斷電冷卻到室溫后取出。8.將陰極筒背面和側面涂抹上用有機溶劑(如硝棉，甘油等)調好的焊料漿。9.將浸入發射物質的陰極基體放入陰極筒中，放入高溫爐中，加熱到焊料熔點，維持1-3分鐘。高溫焊料應選用熔點在1500℃-2000℃之間的與陰極鉬筒和陰極基體都浸潤的金屬或合金材料(如鉬-鎳、鉬-釕等)。

然而這種傳統的陰極熱子組件具有許多缺陷，如預熱時間長、可靠性差、體積大、效率低、有磁場、制備工藝復雜等。

發明內容

(一)要解決的技術問題

傳統的陰極熱子組件具有許多缺陷，如預熱時間長、可靠性差、體積大、效率低、有磁場、制備工藝復雜等。

(二)技術方案

第一方面，本發明提供了一種陰極熱子組件的制備方法，所述制備方法包括：將預設厚度的金屬片進行裁剪，得到矩形金屬條，將所述矩形金屬條作為熱子；將所述熱子焊接于陰極基底表面，該表面為與所述陰極基底的發射面相對立的表面。。

可選地，所述熱子的材料為鎢、鉬、鉭、鎢錸合金或鉬錸合金。

可選地，所述將預設厚度的金屬片進行裁剪，得到矩形金屬條，包括：將厚度為0.01～0.1mm的金屬片進行裁剪，使所述金屬片的寬度與陰極基底直徑一致，并使所述金屬片的長度為陰極基底直徑的3～10倍。

可選地，所述將預設厚度的金屬片進行裁剪，得到矩形金屬條，包括：將厚度為0.05mm的金屬片進行裁剪，使所述金屬片的寬度為2mm，并使所述金屬片的長度為陰極基底直徑的3.5倍。