[發明專利]行波管用收集極復合結構及其制備方法

在審

• 申請號: 202310416276.7
• 申請日: 2023-04-18
• 公開（公告）號: CN116364503A
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 劉泳良;繆國興;呂薇;唐康淞;劉林;馬方;高察;李芬;馬晶晶;翟德慧;劉新愛
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: H01J9/14
• 分類號: H01J9/14;H01J9/18;H01J23/027
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

本發明提供一種行波管用收集極復合結構及其制備方法，涉及真空電子器件技術領域。該方法包括：采用化學氣相沉積方法制備高導熱氮化硼材料的絕緣筒，二次加工多余部位；在絕緣筒內壁，采用化學氣相沉積方法制備熱解石墨材料的收集極電極，實現收集極電極與絕緣筒的連接，二次加工多余部位；采用化學氣相沉積方法制備熱解石墨材料的電極尾蓋，二次加工多余部位。該方法制備的收集極，采用氣相沉積的高純高致密熱解氮化硼和熱解石墨，具有極低的放氣率，真空特性高，提高行波管的可靠性；采用薄壁氮化硼與石墨，重量減輕超過80％，實現輕量化和小型化，高熱導率且厚度薄，大幅降低熱阻，降低收集極工作溫度，可以承受1000W以上的耗散功率。

技術領域

本發明涉及真空電子器件技術領域，具體涉及一種行波管用收集極復合結構及其制備方法。

背景技術

行波管為衛星的關鍵元器件，屬于真空電子器件。行波管收集極的作用是收集已經和電磁場交換能量完畢的電子。電子注通過互作用區以后，仍然有很高的速度，這些電子打到收集極上時將轉化為熱量，引起收集極溫度升高，因此收集極為主要熱源以及出氣源，收集極的散熱、放氣、輕量化設計是行波管可靠性的主要指標。

傳統的收集極，例如專利CN102074438B公開了一種石墨復合多級降壓收集極及制造方法，在電極的普通壓制石墨基底上，位于電極的非焊接區域，覆有一層熱解石墨涂層；金屬化的石墨基底焊接區域與金屬化的絕緣瓷件釬焊焊接；依據需要，將多個石墨復合電極組裝成多級降壓收集極組件。

但是，傳統的收集極采用無氧銅電極、絕緣散熱陶瓷、收集極外筒大面積釬焊結構，存在焊接缺陷多，無氧銅質量大，多一層收集極外筒造成熱阻大，粉末冶金陶瓷存在氣孔造成放氣率高等問題。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提供了一種行波管用收集極復合結構及其制備方法，滿足行波管輕量化、高散熱、低放氣率的要求。

本發明一方面提供了一種行波管用收集極復合結構的制備方法，包括：制備收集極組件，包括收集極電極、絕緣筒和電極尾蓋；采用鈦銀銅焊料分別在絕緣筒與輸出端蓋過渡環之間、絕緣筒與引線盤過渡環之間，以及電極尾蓋與收集極電極之間進行密封釬焊；采用氬弧焊分別在引線盤過渡環與引線盤之間，以及高壓引線柱與電極引線之間進行密封焊接。

根據本發明的實施例，制備收集極組件，包括收集極電極、絕緣筒和電極尾蓋，具體包括：采用化學氣相沉積方法制備高導熱氮化硼材料的絕緣筒，二次加工多余部位；在絕緣筒內壁，采用化學氣相沉積方法制備熱解石墨材料的收集極電極，實現收集極電極與絕緣筒的連接，二次加工多余部位；采用化學氣相沉積方法制備熱解石墨材料的電極尾蓋，二次加工多余部位。

根據本發明的實施例，采用化學氣相沉積方法制備高導熱氮化硼材料的絕緣筒，具體包括：利用高純BCl3和NH3在第一預定爐壓和第一預定溫度下，在圓柱狀的絕緣筒沉積模具上化學氣相沉積高純高致密六方熱解氮化硼，其中，絕緣筒沉積模具采用等靜壓石墨材料，沉積厚度為1mm；降溫后，將絕緣筒沉積模具取下并進行二次加工，完成絕緣筒的制備。

根據本發明的實施例，采用化學氣相沉積方法制備熱解石墨材料的收集極電極，具體包括：利用高純CH4在第二預定爐壓和第二預定溫度下，在第一電極沉積模具和第二電極沉積模具上化學氣相沉積高純高致密熱解石墨，沉積厚度為0.5mm，其中，第一電極沉積模具為圓柱形模具，第二電極沉積模具為套設于絕緣筒內壁與圓柱形模具之間的兩個楔形模具；脫模后二次加工，完成收集極電極的制備。

根據本發明的實施例，采用化學氣相沉積方法制備熱解石墨材料的電極尾蓋，具體包括：利用高純CH4在第三預定爐壓和第三預定溫度下，在尾蓋沉積模具上化學氣相沉積高純高致密熱解石墨，沉積厚度1mm，完成電極尾蓋的制備。