[实用新型]一种微波加热用磁控管管芯

说明书

技术领域

本实用新型属于磁控管的设计和生产技术领域，更具体的说是涉及一种微波加热用磁控管管芯结构的设计和生产，采用该磁控管管芯可延长其使用寿命，同时可简化生产工艺、降低生产成本；采用该管芯的磁控管尤其适合作为微波高温工业窑炉用微波加热磁控管。

背景技术

在常传统微波加热用磁控管管芯中采用热阴极作为电子发射源，在工作时需将电流供给热阴极，以便将阴极的温度升高到1200℃到2500℃。由于磁控管属于电真空器件，必须在真空度良好环境下工作，因此磁控管管芯良好的密封性能是保证磁控管性能和使用寿命的关键因素。

附图1是目前在高温工业窑炉上普遍采用的微波加热用磁控管及其管芯的结构示意图，其中实线部分为管芯结构示意图、双点划线部分为磁控管其余部分结构示意图。图中：热阴极发射体1-1是采用碳化后含钍的钨线材绕制成的螺旋形线体，螺旋体两端分别通过上屏蔽帽1-2和下屏蔽帽1-3固定；上屏蔽帽1-2固定于中心支撑及上电极电源连接杆1-4的上端、同时穿过高压陶瓷1-8中的密封连接孔后与中心端引片1-9连接以接入高压电源；下屏蔽帽1-3固定于边支撑及下电极电源连接杆1-5的上端、同时穿过高压陶瓷1-8中的密封连接孔后与边端引片1-10连接以接入高压电源。为了保证磁控管的真空度，需要将中心端引片1-9和边端引片1-10分别与高压陶瓷1-8端面上的金属化及镀镍层1-11进行良好的钎焊，以确保磁控管密封性和真空度；整个管芯通过下磁极1-6及下管壳（即管芯外壳）1-7与磁控管阳极筒2-1紧固密封成一体，即组成微波加热用磁控管。

由于磁控管工作时需要给灯丝提供一定的电流，中心支撑及上电极电源连接杆1-4和边支撑及下电极电源连接杆1-5需要加上约4kV的高压，同时两支杆之间有一个小的压差(约为3.3V)。中心支撑及上电极电源连接杆1-4作为发射体1-1上电极的电源连接杆必须经发射体1-1中心与上屏蔽帽1-2连接；根据磁控管的工作原理，从阴极发射的电子受到磁场的作用，将会有一部分电子回轰到阴极发射体1-1上并穿过其螺旋形线体上的间隙打到中心支撑及上电极电源连接杆1-4的上部，使其该杆体工作时该部位的温度高达1800℃左右。因此，为了使磁控管工作稳定、可靠，该中心支撑及上电极电源连接杆1-4一般采用其熔点高达2620℃点的金属钼，但是，金属钼在20～100℃区间的平均线膨胀系数为4.9～5.2×10^-6/℃；而高压陶瓷1-8（通常为含Al₂O₃95%的95瓷）在20～500℃区间的平均线膨胀系数为6.5～7.5×10^-6/℃。当磁控管工作状态良好时，其高压陶瓷1-8的温度一般约为120℃左右，由于高压陶瓷1-8与金属钼的膨胀系数差异较大，在工作过程中高压陶瓷1-8会产生一定的应力、特别是在间断工作时因反复经受胀缩不均的应力的影响，这种应力对高压陶瓷与金属钼、以及高压陶瓷的金属化端引片的钎焊部的密封性带来不利影响，影响其密封性及使用寿命。这种情况在采用磁控管加热的微波高温窑炉中显得特别突出（该环境下磁控管中高压陶瓷1-8部分的温度有时会高达300℃左右），磁控管更容易损坏；此外，完全采用金属钼杆作为中心支撑及上电极电源连接杆和边支撑及下电极电源连接杆，还存在电阻率（工业纯多晶钼的电阻率为570μΩ·m）及成本较高、与高压陶瓷之间密封结构及焊接工艺复杂、生产中的成品率较低，阴极的电性能亦较差等弊病。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种微波加热用磁控管管芯，在简化磁控管管芯的中心支撑及上电极电源连接杆和边支撑及下电极电源连接杆与高压陶瓷之间密封结构及焊接工艺的基础上、减少密封件的数量，达到有效提高磁控管管芯的密封性、工作时的可靠性，延长其使用寿命，提高生产中的成品率、降低生产成本、改善阴极的电性能等目的。