[发明专利]一种电子枪中热阴极预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波真空电子器件技术，尤其涉及一种热阴极预处理方法。

背景技术

微波真空电子器件广泛用于雷达、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。而担当电子发射的电子枪又是微波真空电子器件中最为核心的部分，其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。

微波真空电子器件中电子枪一般包括热阴极、热子或热子组件、阳极。图1为现有技术电子枪中热阴极-热子组件结构图。如图1所示，这种热阴极是由浸入发射物质的阴极基底2、阴极筒3、阴极支撑筒4、阴极热屏5、挡板6、氧化铝7和热子8组成。从发射物质还原出来的金属钡沿海绵孔道不断地扩散到阴极表面1上，从而降低其功函数，在工作期间表面上的钡损耗可以不断地得到补充。热子组件是将热子8埋在氧化铝绝缘介质7中，这样一方面避免了振动等造成的热子短路，提高了热子的可靠性，另一方面由于热子加热阴极的方式由热辐射给热变成为热传导给热，这样就使热子与阴极之间的温度差从500℃-600℃降到100℃-200℃，从而降低了热子的工作温度，提高了热子的加热效率，避免了由于热子温度过高而造成的热子比阴极更先损坏的弊端。为了防止多孔钨基底中的发射物质向热子组件中渗透而造成短路，在阴极基底与热子组件之间加一隔板6隔开，这样一方面避免了由于发射物质中的金属钡在1000℃左右与氧化铝反应而造成热子的短路，另一方面又避免了在制备热子过程中对阴极基底造成污染而影响阴极的发射水平。为提高加热效率，采用二层热屏4和5，其中最里面一层既是热屏，又是阴极支撑筒。

电子枪的绝缘性能一般与电子枪的结构、热阴极蒸发水平、及热阴极预处理工艺有关。当电子枪的结构、热阴极蒸发水平一定的条件下，影响电子枪绝缘性能的主要因素是热阴极预处理工艺。图2为现有技术电子枪中浸渍钡钨热阴极的蒸发成分图谱。如图2所示，浸渍钡钨热阴极的主要蒸发成分是Ba和少量的BaO，这些活性物质蒸发到电子枪上就会降低电子枪的绝缘性能、增加漏电、引起栅发射、改变接触电位差，从而影响微波真空电子器件的性能。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种热阴极预处理方法，以避免由于热阴极的蒸发而导致的电子枪绝缘性能下降、漏电增加、栅发射增大、接触电位差改变等缺点，制备出性能优良的微波真空电子器件。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种电子枪中热阴极预处理方法。该方法包括：将电子枪中热子通电，升温热阴极至预处理温度，该预处理温度至少为900℃；将热阴极在该预处理温度下至少保持1小时。

(三)有益效果

从上述技术方案可知，本发明具有下列有益效果：

(1)本发明中，避免了由于热阴极的蒸发而导致的微波真空电子器件性能下降的缺陷，简单易行，成本低；

(2)本发明中，通过在正式工作之前，对热子进行加热，还可以提前发现热子出现的故障，保证整台设备的可靠性。

附图说明

图1为现有技术电子枪中热阴极-热子组件结构图

图2为现有技术浸渍热阴极的蒸发成分图谱；

图3A为浸渍热阴极蒸发的钡离子峰强度与热阴极加热时间的关系曲线；

图3B为浸渍热阴极蒸发成分离子峰强度与温度的关系曲线；

图4为采用本发明实施例热阴极预处理方法的多工位电子枪中热阴极预处理装置图；

图5为本发明实施例电子枪中热阴极预处理方法的流程图。

【主要元件符号说明】

1-阴极表面；2-阴极基底；3-阴极筒；4-阴极支撑筒；

5-阴极热屏；6-挡板；    7-氧化铝；8-热子；

9-石英钟罩；10-热阴极； 11-电极；12-超高真空阀门；

13-超高真空泵机组。

具体实施方式