[实用新型]一种磁控管用冷阴极结构和毫米波磁控管

说明书

技术领域

本实用新型涉及微波真空电子技术领域。更具体地，涉及一种磁控管用冷阴极结构和毫米波磁控管。

背景技术

磁控管是军事和民用领域应用最广泛的真空微波管，均有结构简单、脉冲功率大、寿命长、成本高、体积小的优点，既可应用于导弹、通信、信标、警戒雷达等军用领域，又可在医疗、通信、气象、化工、工业加热、汽车点火等民用领域广泛应用。

然而，现有技术中一般采用热阴极作为磁控管的电子源，采用这种阴极工作的磁控管具有以下技术问题：其一，工作前必须采用热子对阴极进行预热，预热时间最少1分钟，有时甚至高达5分钟；其二，为了对磁控管热阴极进行预热，磁控管电源必须加入灯丝电源部分，而且一般灯丝变压器浮置于阴极负高压之上，电源的复杂度提高，可靠性下降；其三，热阴极工作温度一般在850℃以上，工作温度高，阴极发射物质蒸散现象严重，寿命偏低。

现有技术中，碳纳米管冷阴极采用平面发射结构，一般用于一次发射场合，耐轰击能力差，不能提供二次电子发射，不适宜于应用在磁控管中。而现有技术中提供二次发射的阴极结构为复合式冷阴极，其二次发射体为钨海绵体或镍海绵体，这种多孔疏松结构在制作过程中容易吸气，而且在工作过程中在一次电子的轰击下也容易析出气体，一般需要采用热丝对阴极进行高温除气，增加了结构的复杂性。

因此，需要提供一种结构简单，无需设置热丝的磁控管用冷阴极结构和毫米波磁控管。

发明内容

本实用新型的一个目的在于提供一种毫米波磁控管用冷阴极结构。

本实用新型的另一个目的在于提供一种采用毫米波磁控管用冷阴极结构的磁控管。

为达到上述第一个目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种毫米波磁控管用冷阴极结构，包括底金属杆、套设于底金属杆一端的上屏蔽帽与下屏蔽帽、以及设置于上屏蔽帽和下屏蔽帽之间的冷阴极发射体，该冷阴极发射体包括交替的一次发射体和二次发射体，一次发射体位于该冷阴极发射体的两端。本实用新型交替设置的二次发射体为合金结构，冷阴极结构无需设置热丝，简化了阴极结构；无需为热丝提供外部电压，实现简化的电子枪结构；无需对电子枪进行排气，因而简化了磁控管电子枪和磁控管的制备工艺。

优选地，所述一次发射体为钽环，二次发射体为钯钡环。本实用新型的原理是利用场致发射为磁控管提供一次电子，一次电子在磁场的作用下轰击二次发射体，实现电子倍增，从而正常工作。本实用新型的场致发射材料采用厚度为微米量级的高温难熔材料钽，通过电腐蚀和碾压形成钽环。本实用新型的二次发射体则采用二次发射系数较大的钯钡合金材料，该合金材料中含有阴极活性物质钡。在高电压的作用下，钽环和钯钡环的结合实现了磁控管的冷启动。这种磁控管工作前无需预热，可瞬间启动，电源简单，可靠性高，阴极温度低，蒸散速度慢，工作寿命长。

优选地，所述钯钡环中，钯钡合金中钡的比例为0.5～3.5％，钡含量太少会影响二次发射性能和工作寿命，钡含量太高会降低钯钡合金的工作温度，导致高温蒸发严重，寿命降低。

优选地，所述底金属杆具有用于限定所述下屏蔽帽的凸起，所述上屏蔽帽与所述底金属杆固定连接。

优选地，所述上屏蔽帽和下屏蔽帽分别采用点焊、电阻焊或激光焊接的方式固定在底金属杆上；更优选地，所述上屏蔽帽和下屏蔽帽分别采用激光焊接的方式固定在底金属杆上。本实用新型屏蔽帽用于防止电子逃逸到阴极轴向端部空间，形成无用电流，降低工作效率。本实用新型通过将上屏蔽帽与金属杆焊接固定，实现冷阴极发射体的各个发射体结构紧密接触。这种定位和固定方式，无需将冷阴极各发射体之间进行焊接，也无需将冷阴极发射体与上、下屏蔽帽和底金属杆进行焊接，保证了一次发射体和二次发射体的电子发射性能。本实用新型中点焊、电阻焊或激光焊接均可将屏蔽帽固定，但是采用激光焊接的方式比其他焊接方式难度更小，焊接更精确。

优选地，所述一次发射体的厚度为0.01～0.1mm，所述二次发射体的厚度为0.6～1.5mm。本实用新型中的一次发射体提供尖端，保证一次电子发射效率，而二次发射体在一次电子的轰击下，依靠二次发射为磁控管工作提供阴极电流，最终实现磁控管的可靠冷启动，因此将一次发射体和二次发射体的厚度限定为所述范围。

优选地，所述一次发射体的直径大于二次发射体的直径。本实用新型中一次发射体作为一次电子提供源，对二次发射体进行轰击，因此其直径大于二次发射体的直径。

优选地，所述一次发射体的直径为5.0～5.1mm，所述二次发射体的直径为 4.9～5.0mm。