[发明专利]一种螺旋线行波管的慢波结构及该慢波结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及真空电子器件领域，特别涉及一种螺旋线行波管的慢波结构及该慢波结构的制备方法。

背景技术

螺旋线型行波管因具有宽频带的特性而广泛应用于雷达系统、通信系统等多种领域，但这类行波管慢波结构的散热能力有限，制约其平均功率的提高。

传统螺旋线行波管的慢波结构通常由螺旋线、均匀分布的三根夹持杆以及管壳通过一定的夹持方法组合而成。目前大功率行波管慢波系统多采用纯铁材料的极靴与镍铜合金材料的垫环焊接而成的管壳，夹持方法是在冷态下将螺旋线与夹持杆固定好后加热管壳使其略微膨胀，利用模具将螺旋线和夹持杆组件快速插入管壳中。该方法中螺旋线与夹持杆为平面接触连接，微观上由于接触表面不可能完全镜面，因此必然存在空隙，空隙越大热阻越大，界面温升越大，散热能力越差；并且受零件表面粗糙的影响，采用此夹持法组成的慢波系统在螺旋线与夹持杆界面间会形成部分空隙，从而产生较大的接触热阻，影响慢波系统的散热效率。当平均功率进一步提升时，此方法制备的行波管容易出现螺旋线被烧毁和工作不稳定现象。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种螺旋线行波管的慢波结构；该慢波结构通过采用金属焊料，使得焊接后焊料会填充夹持杆与螺旋线接触面上的微小空隙，使其完全紧密接触，热阻很小，可视为消除了螺旋线与夹持杆之间热界面，螺旋线上所有热量均可传导至夹持杆上，大幅度的降低了螺旋线与夹持杆之间的接触热阻，大大提高了螺旋线行波管慢波结构的散热能力及散热效率，在保证了慢波结构具有良好的同轴度的同时，还确保了行波管具有较高的电子注通过率；并且本发明所提供的慢波结构还通过改变夹持杆与管壳的结构，为使得螺旋线、夹持杆和管壳在夹持过程中首先预装进而一步完成整体装配提供了先决条件。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种螺旋线行波管的慢波结构的制备方法；该制备方法通过对螺旋线结构、夹持杆结构及管壳结构的改进，在高温下利用“螺旋线-夹持杆”组件与金属管壳之间的过盈配合，在三者焊接界面上形成一定压力，从而在慢波结构夹持过程中实现金属管壳与陶瓷夹持杆的焊接，且在夹持的同时实现夹持杆与螺旋线的焊接，通过本制备方法得到的慢波结构在焊接过程中不易发生螺旋线与夹持杆上焊接面错位，焊接及夹持过程可一步完成，通过该方法获得的慢波结构可用于大功率螺旋线行波管中，且具有能够降低接触热阻，提高慢波结构散热效率等优点。

为解决上述第一个技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种螺旋线行波管的慢波结构，所述慢波结构包括从内向外依次连接固定的螺旋线、夹持杆和管壳；

在所述夹持杆内壁面上的与所述螺旋线相接触的有效区域面上设有活性金属化层；

所述螺旋线外壁面上的用于与所述夹持杆内壁面相对应连接固定的连接面为平面设置；

沿所述螺旋线的轴线方向，所述夹持杆的外壁面呈第一斜面设置；所述管壳的内壁面上设有与所述夹持杆的外壁面相对应的第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面匹配地连接固定在一起。

进一步的，所述活性金属化层包括从内向外依次设置的第一金属化层、第二金属化层和第三金属化层；所述第一金属化层的材质为钛，厚度为0.02-0.03μm；所述第二金属化层的材质为钼，厚度为0.04-0.05μm；所述第三金属化层的材质为铜，厚度为4-5μm。

由于夹持杆为陶瓷材料，传统夹持杆上的金属化层只有一层铜焊料，与陶瓷材料粘接不牢固。本专利采用了活性金属钛作为第一层，钛与陶瓷会产生化学反应，作为金属化层的基底会更和陶瓷粘接更牢固，钼作为第二层是因为钼的膨胀量较小，与陶瓷接近，可以在膨胀量较大的铜与膨胀量较小的陶瓷之间起到过渡作用，防止由于铜层膨胀引起的金属化层脱落。

进一步的，沿螺旋线的轴线前端至轴线后端方向，所述第一斜面的倾斜方向呈靠近螺旋线的轴线方向倾斜。

进一步的，所述慢波结构包括沿所述螺旋线周向方向呈均匀排布设置的三个结构相同的夹持杆。

为解决上述第二个技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种螺旋线行波管的慢波结构的制备方法，该方法包括如下步骤：

S1、将夹持杆的外壁面加工成斜面，得到第一斜面；

S2、按照过盈量，在与夹持杆的外壁面相对应的管壳的内壁面上加工出与所述第一斜面匹配对应的第二斜面；

S3、在所述夹持杆内壁面上溅射活性金属化层；

S4、将螺旋线外壁面上的用于与所述夹持杆内壁面相对应连接固定的连接面加工成平面；