[发明专利]一种阴极用可视化微波烧结设备

说明书

一种阴极用可视化微波烧结设备属于微波烧结领域，提供了一种钪钨阴极烧结用专用小型微波烧结炉和微波烧结保温装置，主要由微波源、保温装置、不锈钢加热腔体、可视保护气氛空间组成。保温装置包括加厚隔热底座、一层刚玉坩埚、氧化铝纤维棉、二层刚玉坩埚、氧化钨层、三层刚玉坩埚、带孔刚玉盖子。加热腔体通过功率高达3千瓦的微波源直接进行能量转换，将微波能输送到样品中，腔体顶部设有红外测温装置。可视保护气氛空间与真空、气氛控制系统相连，为样品烧结提供精确可控气氛。本发明具有以下优点：烧结过程全程可视，重复性高；高纯氧化钨层对阴极无污染，且能防止微波打火现象；微波场强均匀，实现了阴极均匀烧结。

技术领域

本发明属于微波烧结技术领域，更具体地说，提供了一种适用于钪钨阴极烧结的专用可视化微波烧结炉和及其微波烧结保温装置。

背景技术

在诸多阴极类型中，浸渍型含钪扩散阴极是已有文献报道中发射最高的阴极，但它的制备工艺比较复杂，尤其是烧结工艺。

传统的阴极烧结用真空氢气烧结炉升温速度为5℃-10℃，通过热辐射方法加热样品，达到阴极样品烧结所需温度1600℃需要3h，降温时间需45min。为了保证氢气氛围，需全程通氢气，耗时耗能。

微波烧结是一种材料烧结工艺的新方法，它具有升温速度快、能源利用率高、加热效率高等特点，并能提高产品的均匀性和成品率，改善被烧结材料的微观结构和性能。

目前，微波烧结已应用于粉末冶金制品烧结，但仍有一定的缺点，比如物料加热不均匀，易开裂，而且，微波烧结时炉体不可视，导致不能完整记录烧结过程，重复性不高。

对阴极烧结来说，普通微波烧结还存在严重的缺陷：传统保温材料SiC等在高温烧结时容易发生打火现象并容易引入新的杂质元素Si，对阴极造成污染，影响其最终发射性能。所以如何防止烧结过程打火现象及避免污染样品对阴极的发射性能具重要意义。

发明内容

本发明针对现有技术：阴极烧结工艺复杂、重复性低、烧结工艺能耗高及阴极污染等问题。提供了一种对样品均匀加热且对钪钨阴极样品无污染的可视化微波烧结装置。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案包含如下：

1.一种阴极用可视化微波烧结设备，其特征在于：包括可视保护气氛空间(1)、微波烧结炉体(2)、微波源(3)、保温装置(4)；所述微波烧结炉体(2)内置于可视保护气氛空间(1)内；

所述可视保护气氛空间(1)设置有进气口(5)和排气口，压力示数表(6)以及真空泵(7)；可视保护气氛空间(1)使用有机玻璃，且两端设置有进气口(5)和排气口；

所述微波源(3)安装于所述微波烧结炉体(2)内部，微波烧结炉体顶部设置有红外测温装置(8)，底部设置有旋转托盘(9)，以及变压装置(10)和排风扇(11)；变压装置(10)用于控制微波源(3)；所述旋转托盘(9)与一层刚玉坩埚底座(18)同为带孔圆形，恰好镶嵌；旋转托盘(9)旋转驱动装置为电动马达；所述排风扇(11)安装于变压装置一侧；

所述保温装置(4)设置有一层刚玉坩埚(12)、氧化铝纤维棉(13)、刚玉坩埚盖、二层刚玉坩埚(15)、氧化钨层(16)及三层刚玉坩埚(17)；所述二层刚玉坩埚(15)内置于一层刚玉坩埚(12)，三层刚玉坩埚(17)内置于二层刚玉坩埚(15)，一层坩埚底部加装保温底座(18)；氧化铝纤维棉(13)置于一层刚玉坩埚(12)，二层刚玉坩埚(15)之间；氧化钨层(16)置于二层刚玉坩埚(15)，三层刚玉坩埚(17)之间；一层刚玉坩埚(12)、二层刚玉坩埚(15)、三层刚玉坩埚(17)顶部分别设置刚玉坩埚盖；刚玉坩埚盖设置有贯穿其厚度的红外测温孔。

进一步，微波烧结炉体边长为1/2微波导波波长倍数，使腔内保持谐振。