[发明专利]一种高加热效率热阴极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高加热效率热阴极及其制备方法，包括以下步骤：(1)零件预处理；(2)基体处理；(3)钎焊组件制备；(4)热子组件制备；(5)高加热效率热阴极制备。本发明特定的压制工艺操作简单，步骤较少，但能显著降低热子加热功率，对热子组件整体性能起到良好的改善作用。例如可以通过提高氧化铝填充物的致密性和表面光滑度，从而降低阴极热子组件的加热功率，减小热子组件温度梯度以及提高阴极组件热子加热效率。

技术领域

本发明属于真空电子回旋器件技术领域，具体涉及到一种高加热效率热阴极及其制备方法。

背景技术

阴极是真空电子回旋器件的电子源，它提供大量的能量、方向具有一定空间分布的发射电子，被加速后用能量转换的方式将输入信号放大,因此阴极的性能好坏直接影响器件的工作性能。热阴极是一种应用极为广泛的实用阴极，主要由热子、发射带、填充物质和支持筒四部分组成，其中通过热子加热使阴极处于正常工作温度。影响热阴极加热效率的因素主要包括阴极结构、热丝结构、热丝与热丝筒的距离、填充物种类与数量以及填充物致密度等。热阴极中常用氧化铝作为填充物，其致密性对加热效率有较大影响，若氧化铝填充层疏松，则填充层的平均热导率较低，热丝与填充层的整体温度均较高，热丝的蒸散与填充的氧化铝表面所吸附气体的脱附过程加剧，从而增大出气量。同时，如果填充层疏松，从热丝到热丝筒的温度梯度增大，从而将进一步增大阴极的短路风险。现阶段回旋行波管的工作寿命普遍在1000小时至2000小时，在相同阴极温度下，降低热子组件的加热功率可增加行波管的开关次数，延长器件的工作寿命。

因此，提高氧化铝填充层的致密性和热子组件加热效率具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高加热效率热阴极及其制备方法，可以解决阴极热子组件加热功率较高、热丝局部温度高和导热效率较低等问题。

为达上述目的，本发明提供了一种高加热效率热阴极的制备方法，包括以下步骤：

(1)零件预处理

检验零件是否合格后，对合格的零件进行清洗，其中零件为阴极环和灯丝筒；

(2)基体处理

将基体依次进行化学去铜和真空去铜；

(3)钎焊组件制备

将阴极环与灯丝筒经过净化处理后，通过钼钌高温焊料钎焊在一起，形成环筒组件；再将环筒组件底部以及内壁涂覆氧化铝浆料，即可制得钎焊组件；

(4)热子组件制备

将热丝依次经过热丝绕制、热丝电泳、热丝填充、压制和高温烧结后，制得热子组件；

其中热丝填充包括：将经过绝缘涂覆的内外层热丝置于钎焊组件内，滴入氧化铝浆料进行填充，使热丝螺旋部分无裸露；

(5)高加热效率热阴极制备

将热子组件依次经过浸盐、打盐和抛光后，制得高加热效率热阴极。

进一步地，热丝绕制包括：将钨铼丝呈螺旋状绕制，制备成具有内层和外层的双层结构的G30内外层热丝。

进一步地，热丝电泳包括：将绕制后的热丝进行外部电泳，使热丝外部包括致密绝缘层。

进一步地，步骤(4)中压制过程具体包括：将热丝填充后的组件装入压制模具中，于50-60kg的力压精密手动压力机的压杆中保持3-6s，使下压量达到0.3-0.5mm，即可。

进一步地，阴极环由钨铜棒制备。

进一步地，高温烧结的温度为1700-1800℃，高温烧结的时间为18-22min。

进一步地，高温烧结后，还需要进行修补过程，修补过程包括修补填充料裂纹以及修补绝缘填充层与热丝筒接触处的缝隙。