[发明专利]无焊接柱状绝缘瓷多级降压收集极的装配及热挤压方法

说明书

技术领域

本发明涉及真空器件技术，是一种无焊接柱状绝缘瓷多级降压收集极的装配及热挤压方法。

背景技术

微波电子管诞生于二十世纪三十年代末，它作为雷达和通信系统的“心脏”，在第二次世界大战中发挥了巨大作用。作为真空电子器件，多年来一直受到半导体器件的极大挑战和威胁，尤其在中小功率方面为甚。但是，在大功率、尤其是超大功率领域，真空电子器件至今仍具有极其显著的优势(参见：冯西贤.空间行波管多级降压收集极CAD技术研究：[博士学位论文].北京：中科院电子所，2010)。

行波管以其宽频带、高增益、高功率和多模工作等优点，被广泛用于数据通信、电子对抗、预警飞机、火控雷达和精密制导，在现代军事电子装备中日益显示出不可替代的重要作用(参见：《廖复疆.大功率微波管一21世纪军事电子装备的关键器件.中国电子学会真空电子学分会第十界年会论文集(上册)，1996：1-7》，《杨中海等.“宽带大功率行波管CAD集成系统”总体方案论证报告，1995：1-3》，《杨中海等.“宽带大功率行波管CAD集成系统”GF报告，1999：1-3》)。

行波管主要由如下的五个主要部分组成：电子枪，磁聚焦系统，慢波结构，输入输出装置，收集极(参见：赵刚.行波管电子光学与驻波互作用研究：[博士学位论文].北京：中科院电子所，2007)。

电子枪主要是产生电子束，磁聚焦系统主要用来约束电子束使其顺利穿过慢波系统而实现信号放大，慢波系统主要是使电磁波的传播速度下降到和电子的运动速度基本相同，实现把电子的动能转换成高频场能量这一物理过程，输入输出装置主要是信号的入口和出口，收集极主要用于收集已经和电磁场交换能量完毕的电子，为了减少耗散，提高效率，行波管经常采用多级降压收集极(参见：《Coco S，Laudani A.An Iterative Approach for the 3-D Representation of Focusing Axisymmetric Magnetic Fields in TWT Collectors.IEEE Transactions on Magnetics，2002，38(2)：1137-1140.》，《Henry G.Kosmahl.Modern multistage depressed collectors-a review.The proceedings of the IEEE，70(11)：1325-1334，1982》)。

多级降压收集极半个多世纪的发展极大地提高了行波管的整体效率，降低了收集极的热负荷，行波管的使用寿命也因此得到提高，但是多级降压收集极的制备过程中也遇到了很多问题，比如：各级的位置确定、各级的固定和连接、陶瓷的金属化和封接以及各级之间的绝缘等等，因此合理的空间结构和良好的表面材料以及具体的工艺都需要进一步改善。

发明内容

本发明的目的是提供一种无焊接柱状绝缘瓷多级降压收集极的装配及热挤压方法，以克服现有技术的缺陷，使用无焊接的陶瓷柱作为多级降压收集极各级之间的定位及绝缘。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种无焊接柱状绝缘瓷多级降压收集极的装配及热挤压方法，其包括步骤：

a)制备高精度装配模具用于陶瓷柱与各个电极之间的装配及定位：该模具采用分体式卡槽结构，沿着内圆的相切线切割出用于固定圆柱形陶瓷柱的槽；

b)装配前，各模具、电极和使用的工具均须经过丙酮和超声波清洗至少三分钟，确保清洁，对收集极无污染，陶瓷柱须经过氢炉烘烤，烘烤过程采用缓慢升温至600℃，保温5分钟，而后缓慢降温至室温；

c)陶瓷柱与各个电极之间的装配及定位：

c1、首先，取两个对称的半圆形模具，分别将几十根陶瓷柱带有窄平面槽的一侧均朝向圆心，在每个半圆形模具中定位装配后，用固定模具锁定当前陶瓷柱方向；

c2、而后再将各级电极分层卡在陶瓷柱的窄平面槽中；

c3、最后将两个分体的半圆形模具按卡槽合模在一起，成一整体，完成多级降压收集极内部组件的装配及定位；

d)制备热挤压模具：该热挤压模具为一套燕尾槽形挤压模具，包括陶瓷柱和电极装配模具、收集极外筒固定模具、挤压推套模具；

e)热挤压工艺在氢气保护下进行，当加热温度为600℃时，迅速将c)步中装配于模具中的陶瓷柱和电极用挤压推套推入收集极外筒中；

f)在氢气保护下降温，待温度低于50℃时，取出收集极，装配完毕。