[发明专利]一种热子结构及其制备方法

说明书

本发明公开一种热子结构及其制备方法，热子结构包括环形本体(1)，以及环形本体(1)上设有对称布置的钼丝缠绕热子引线(2)和对称布置的半环螺旋形热丝(3)，且对称布置的两个钼丝缠绕热子引线(2)的螺旋方向相反。具有上述结构的该种热子结构及其制备方法具有工艺重复性和一致性高的优点，既提高加热效率，又可均匀加热阴极，在脉冲使用情况下能有效的消除热子产生的电磁感应场的作用，保障器件的性能和指标。

技术领域

本发明涉及一种热子结构及其制备方法，尤其是涉及一种可消除电磁场干扰的热子结构及其制备方法，尤其适合低噪声行波管阴极的加热。

背景技术

现代大功率微波器件中的电子源，通常采用的是热阴极，热子组件作为热阴极的热源，其结构和性能直接关系到器件的性能、寿命和可靠性。随着微波管向着超大功率发展及多用途的发展，对阴极的性能也提出了更高的要求，特别是低噪声行波管，其主要的噪声源来自电子发射噪声，因此对电子发射的均匀性和稳定性要求更高。普通的单螺旋热丝结构在脉冲情况下会产生感应电磁场，会对阴极面发射的电子产生干扰，从而引起发射电流的不稳定性，引起噪声；双曲螺旋线热丝结构在脉冲情况下具有消除电磁感应场的作用，但是其在大尺寸阴极加热效率有所降低，同时还存在阴极表面温度不一致，而引起电子发射不均匀引起噪声，导致低噪声行波管性能下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题提供一种热子结构及其制备方法，其目的是保证工艺重复性和一致性高，既提高加热效率，又可均匀加热阴极，在脉冲使用情况下能有效的消除热子产生的电磁感应场的作用，保障器件的性能和指标。

本发明的技术方案是该种热子结构包括环形本体，以及环形本体上设有对称布置的钼丝缠绕热子引线和对称布置的半环螺旋形热丝，且对称布置的两个钼丝缠绕热子引线的螺旋方向相反。

所述的环形本体由两个半圆环状热丝组合而成，每个半圆环状热丝上均设有一个钼丝缠绕热子引线，两个半圆环状热丝组合处通过半环螺旋形热丝缠绕固定。

所述的半圆环状热丝是由钼芯杆加工而成，所述的钼丝缠绕热子引线为钨铼20合金丝，所述的半环螺旋形热丝为钼丝。

一种制备上述热子结构的方法，所述的加工方法包括：

1)在绕线机设备上将钨铼20合金丝绕制在钼芯杆上，制备钼丝缠绕热子引线，每段钼丝缠绕热子引线之间的跳变距离15mm，之后在拉丝炉中进行拉丝定型，最后将螺旋线热丝在跳变中心切割成毛坯；

2)将切割好的毛坯放入模具中，并使毛坯成型为半圆环状；

3)将成型为半圆环状的热丝放置于整形工装中，并在1500-2000℃的氢炉内退火定型，保温时间为10-60分钟；

4)将定型好的半圆环状热丝放置于烧杯中，并倒入配制好的刻蚀芯丝的化学刻蚀液体，进行化学刻蚀芯丝，刻蚀过程中可以用镊子拿取样品在显微镜下观察芯丝刻蚀情况，保证半圆环状热丝刻蚀干净；

5)将刻蚀好的半圆环状热丝放入中和液中浸泡，然后用去离子水冲洗干净；

6)修正半圆环状热丝的引线(跳变)部分，使得引线部分平直；

7)将修正后引线的半圆环状热丝两个配对放置于工装中，并将相互配合的两个半圆环状热丝上的钼丝缠绕热子引线的螺旋方向相反进行配置；

8)将组合在一起的两个半圆环状热丝的结合处通过半环螺旋形热丝(3)缠绕固定；

9)将经过步骤8)加工后的热子结构放入工装中，在氢炉内退火定型，保温时间为20-40分钟，进一步修正热子引线形状并使得热子成型；

10)用欧姆表测量成型好的热子电阻，电阻值满足0.83±0.02Ω即合格。