[发明专利]一种用于超大功率微波管的多注阴极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多注阴极及其制备方法，特别适用于超大功率微波管和大尺寸多注阴极这一技术领域。

背景技术

与传统的单注微波管相比，多注微波管最主要的优点就在于体积小、重量轻，且可以达到的更低工作电压，在相同功率电平下，多注微波管比单注微波管的工作电压降低1.5–2倍，或者是在电压给定的情况下，多注微波管可以在一定程度上增加输出功率。除此之外，多注微波管的电子有效作用系数大，这是因为在多注微波管中电压减小、总电流增大，因此皮尔斯放大C这个参数要比单注微波管中的大，同时空间电荷QC这个参数小，所有的这一切都有助于电子有效作用系数的增加。

然而，传统的多注浸渍钡钨阴极，采用直接压制的方法获取阴极体，只适用于小功率管子和小尺寸的阴极，随着大功率微波管日益提高要求，阴极支取总电流的提高和阴极尺寸的相应增大，原有传统的多注阴极压制方法满足不了使用需求。

发明内容

为了克服传统多注阴极及其制备方法只适用于小功率管子和小尺寸的阴极，满足不了大功率管子、大支取电流和大尺寸阴极的需求，本发明提供一种多注阴极及其制备方法，能满足几十千瓦的管子，可制备直径达几十毫米甚至更大的阴极，电子注可达几十甚至上百个，可支取数十安培以上的阴极电流。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术手段来实现的：

一种用于超大功率微波管的多注阴极及其制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

a)制备钨饼；

b)烧结钨饼；

c)阴极盐浸渍；

d)钨饼浸渍后的机械加工；

e)将步骤d)得到的钨饼与特制的阴极筒装配及焊料填充；

f)在氢气气氛中同时将步骤e)得到的钨饼与阴极筒进行钎焊；

g）钎焊后的机械加工；

h)刻蚀清洗与覆膜。

进一步地：

所述的步骤a)包括：

a1)取任意形状的、颗粒度5~10μm的钨粉和铼粉在氢气中净化退火，800～950℃保温20～30min；

a2)将步骤a1)得到的钨粉和铼粉按照10％～50％：90～50％的比例混合均匀，优选比例50％：50％，制备出钨铼合金粉料；

a3)根据实际应用尺寸，在压模上用钨铼合金粉料压制成适当尺寸的圆柱形的钨饼，孔隙度控制在30%~40%之间，优选32％～35％。

所述的步骤b)包括：

b1)将步骤a3)得到的钨饼在氢气气氛中进行高温烧结，1800~2000℃保持30~90分钟，控制烧结后钨饼的孔隙度20%~26%之间，优选22％～24％。

所述的步骤c)包括：

c1)将步骤b1)得到的钨饼在氢气气氛中进行阴极盐浸渍，1650~1850℃保持1~5分钟。

所述的步骤d)包括：

d1)制备阴极筒，阴极筒的底厚设计为0.8~5mm，优选1~2mm；

d2)对步骤c1)得到的钨饼进行机械加工，使其直径与阴极筒的小孔直径相配合，并保持钨饼的高度比阴极筒底厚小0.1~1mm，优选0.2~0.5mm；

所述的步骤e)包括：

e1)将步骤d2)得到的钨饼按实际所需的电子注的数量，与阴极筒进行配合安装和钎焊；为利于钎焊及后续加工，需准备一些尺寸比阴极筒直径大的陶瓷片，将阴极筒放在陶瓷片上，开口端朝上，之后将钨饼安装进入阴极筒的一个个小孔中，此时钨饼的上端面距离阴极筒底的上端面约0.2~0.5mm，将粉末状的钨钴焊料填充在这个位置。

所述的步骤f)包括：

f1)将步骤e1)得到的钨饼与阴极筒在氢气气氛中进行钎焊，1400~1600℃保持10~60秒。

所述的步骤g)包括：

g1)将f1)步骤得到的钨饼与阴极筒根据设计尺寸进行机械加工。

所述的步骤h)包括：

h1)使用氮气做为介质，对步骤g1)得到的钨饼与阴极筒的阴极表面进行离子刻蚀清洗，使阴极发射表面露出新鲜的开孔，并在其表面上覆膜。