[发明专利]一种阴极热子组件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种阴极热子组件及其制备方法。所述制备方法包括：将预设厚度的金属片进行裁剪，得到矩形金属条，将所述矩形金属条作为热子；将所述热子焊接于阴极基底表面，该表面为与所述阴极基底的发射面相对立的表面。本发明的阴极热子组件结构简单，制备的阴极热子组件成品率高、预热时间短、不会短路、体积小、热效率高、加热温度高、加热均匀、耐震动性能好、抗热冲击性能好、可靠性高、制造方法简单。

技术领域

本发明涉及微波器件技术领域，特别是涉及一种阴极热子组件及其制备方法。

背景技术

微波真空电子器件广泛应用于雷达、卫星通信、电子加速器、全球定位、可控热核聚变及未来军事前沿的高功率微波武器等方面，其独特的功能和优越的性能，特别是在大功率和高频段的情况下，是其他器件所不能取代的。历经数十年的发展，虽然常规微波真空电子器件及相关技术的理论已基本成熟，然而现代高技术微波器件对微波信号的功率、频率、带宽等工作特性不断提出新的发展需求。这些需求主要表现在要求更高的频率、更大的功率、更宽的频带、更高的效率和新的工作特性，从而对微波真空电子器件及相关技术的发展提出了新的挑战和发展机遇。而担当电子发射的阴极热子组件又是微波真空电子器件中最为核心的部分，它的性能好坏将直接影响微波源的输出性能和寿命，进而影响卫星及高功率微波器件的性能和寿命。因此研究新型阴极热子组件，对于推动卫星通信及高功率微波器件等技术的发展具有十分重要的意义。

近些年来微波器件的快速启动和长寿命的要求对阴极热子组件性能提出更高的技术挑战，需要在如何缩短预热时间，降低加热功率方面做大量深入细致的研究工作。通常阴极热子组件的结构如图1所示，其包括：与阴极基底1连接的绝缘阴极筒2，位于所述绝缘阴极筒2中的加热丝4。其中热子材料一般选用钨或钨合金，如钨钼、钨铼、钨铝等。传统阴极热子组件的常规制备方法是：1.绕丝：利用绕丝机和热子专用模具将钨或钨合金丝绕制成所需结构和电阻的热子。2.定形：将固定在定形模具上的热子摆放在钼舟中，放入氢炉加热电压升到1400℃，维持10分钟后断电冷却到室温后取出。3.利用电泳仪对热子进行电泳，然后烘干；4.将电泳好热子放入氢炉加热到1700℃左右，维持10分钟后断电冷却到室温后取出。5.将电泳烧结好的热子放入清洗干净的钼筒内。6.将销绵调制好绝缘材料的浆料(如氧化铝、掺杂氧化铝、氮化硼等)放入钼筒内，然后烘干。7.将填充好绝缘材料的热子组件放入氢炉，加热到1700℃左右，维持10分钟后断电冷却到室温后取出。8.将阴极筒背面和侧面涂抹上用有机溶剂(如硝棉，甘油等)调好的焊料浆。9.将浸入发射物质的阴极基体放入阴极筒中，放入高温炉中，加热到焊料熔点，维持1-3分钟。高温焊料应选用熔点在1500℃-2000℃之间的与阴极钼筒和阴极基体都浸润的金属或合金材料(如钼-镍、钼-钌等)。

然而这种传统的阴极热子组件具有许多缺陷，如预热时间长、可靠性差、体积大、效率低、有磁场、制备工艺复杂等。

发明内容

(一)要解决的技术问题

传统的阴极热子组件具有许多缺陷，如预热时间长、可靠性差、体积大、效率低、有磁场、制备工艺复杂等。

(二)技术方案

第一方面，本发明提供了一种阴极热子组件的制备方法，所述制备方法包括：将预设厚度的金属片进行裁剪，得到矩形金属条，将所述矩形金属条作为热子；将所述热子焊接于阴极基底表面，该表面为与所述阴极基底的发射面相对立的表面。。

可选地，所述热子的材料为钨、钼、钽、钨铼合金或钼铼合金。

可选地，所述将预设厚度的金属片进行裁剪，得到矩形金属条，包括：将厚度为0.01～0.1mm的金属片进行裁剪，使所述金属片的宽度与阴极基底直径一致，并使所述金属片的长度为阴极基底直径的3～10倍。

可选地，所述将预设厚度的金属片进行裁剪，得到矩形金属条，包括：将厚度为0.05mm的金属片进行裁剪，使所述金属片的宽度为2mm，并使所述金属片的长度为阴极基底直径的3.5倍。