[发明专利]一种用于栅控脉冲行波管电子枪中的栅网及其制作工艺

说明书

本发明公开了一种用于栅控脉冲行波管电子枪中的栅网及其制作工艺。该栅网包括钼材质的栅网基底、形成在栅网基底上的梯度功能层、及形成在梯度功能层上的复合抗栅电子发射膜；其中梯度功能层采用Nb或Ta制备而成，复合抗栅电子发射膜采用逸出功大于4eV的高熔点材料制备而成。其制作工艺包括以下步骤：(1)将加工成形的钼材质的栅网基底于700‑1000℃进行高温真空除气；(2)采用离子注入和真空沉积镀膜法在栅网基底上制备梯度功能层；(3)采用离子注入和真空沉积镀膜法在梯度功能层上制备复合抗栅电子发射膜；(4)对所制成的栅网进行高温热处理。本发明的栅网能够抑制栅控脉冲行波管栅电子发射，提高栅控脉冲行波管的工作可靠性和使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种用于栅控脉冲行波管电子枪中的栅网及其制作工艺，属于微波电真空技术领域。

背景技术

栅控脉冲行波管由于其增益高、功率大、工作频带宽、体积小、重量轻、可靠性好等一系列优点，使其成为卫星通讯、导弹制导、雷达侦察、遥感遥测、电子对抗以及飞船定位、对接等设备中的关键部件，在国防和航天领域中起着重要作用。

在栅控脉冲行波管工作时，由于阴极的工作温度高达1000～1050℃，所以必须采用耐高温金属材料做栅极。目前栅控脉冲行波管均采用钼(Mo)作为栅网材料，这是因为钼不仅具备高温电真空材料特性，还具有很好的塑性加工性能。同时由于阴极与栅极的距离很小，通常不足1mm，阴极工作时，从阴极蒸发出的发射物很容易在栅网上沉积，这将使栅极表面逸出功降低。当栅网上聚集到足够数量的栅极发射物，同时栅极温度很高，接近阴极温度，这个条件下的栅网也就具备了一定的发射能力，形成栅极热电子发射。栅电流的增大将破坏行波管的正常工作，严重时能使整个系统失效，从而极大程度上降低了栅控脉冲行波管的工作可靠性和使用寿命。由于栅控脉冲行波管在现代军事领域所占比例不断上升，因此栅控脉冲行波管的栅电子发射问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的是为了克服目前栅控脉冲行波管电子枪中钼基底栅网的栅电子发射现象，提供一种用于栅控脉冲行波管电子枪中的栅网，以抑制栅控脉冲行波管栅电子发射，提高栅控脉冲行波管的工作可靠性和使用寿命。

本发明的另一目的在于提供一种所述栅网的制作工艺。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于栅控脉冲行波管电子枪中的栅网，该栅网包括钼材质的栅网基底、形成在栅网基底上的梯度功能层、及形成在梯度功能层上的复合抗栅电子发射膜；其中梯度功能层采用Nb或Ta制备而成，复合抗栅电子发射膜采用逸出功大于4eV的高熔点材料制备而成。

其中，所述逸出功大于4eV的高熔点材料为Hf、Pt、Zr和C中的两种或两种以上。

一种所述栅网的制作工艺，包括以下步骤：

(1)将加工成形的钼材质的栅网基底于700-1000℃进行高温真空除气；

(2)采用离子注入和真空沉积镀膜法在栅网基底上制备梯度功能层；

(3)采用离子注入和真空沉积镀膜法在梯度功能层上制备复合抗栅电子发射膜；

(4)对所制成的栅网进行高温热处理。

其中，所述步骤(2)中，梯度功能层用于匹配Mo栅网基底和抗栅电子发射膜之间的热膨胀系数，如采用Nb、Ta等，在栅网使用条件下梯度功能层与Mo栅网基底和抗栅电子发射膜之间形成固溶体。

其中，所述步骤(3)中，复合抗栅电子发射膜采用逸出功大于4eV的高熔点材料，如Hf、Pt、Zr、C等，采用离子注入和真空沉积镀膜法制备各层抗栅电子发射膜。

其中，所述步骤(4)中，高温热处理时，热处理温度为1000～1300℃，热处理时间为0.5～1.0小时，本底真空优于1×10^-4Pa。