[发明专利]一种微波真空电子器件用阴极的复式表面处理方法

说明书

本发明公开了一种微波真空电子器件用阴极的复式表面处理方法，包括以下步骤：(1)将阴极进行湿法处理；(2)将湿法处理完成后的阴极进行干燥处理；(3)将干燥后的阴极置入高温炉中进行净化还原退火处理；(4)将退火处理后的阴极进行等离子蚀刻；本发明采用湿法去除阴极表面的残盐，阴极的蒸发速率相比于传统工艺方法降低一倍，等离子刻蚀去掉阴极表面的氧化物以及表面形变层，制备了表面洁净且曲率尺寸无变化的阴极表面，提高阴极寿命及抗中毒性。

技术领域

本发明涉及一种阴极的表面处理方法，尤其涉及一种微波真空电子器件用阴极的复式表面处理方法。

背景技术

微波真空电子器件在全球的国防装备、国民经济中占据了不可替代的作用，其中行波管因其高功率、宽频带、低噪声、高增益等优良特性，广泛应用于雷达、精确制导、电子对抗、深空探测系统和星际通讯等相关系统中，被誉为军事电子设备的心脏。随着武器装备用、商用通信卫星等微波电子器件的快速发展，对行波管提出更高的要求：小型化、长寿命、高可靠。这些苛刻要求与行波管的“心脏”阴极密切相关，阴极作为行波管正常运行的核心部件，发射电子并与信号相互作用，直接决定着行波管的性能及可靠性。为了保证微波器件系统中行波管的寿命、可靠性，需要提高阴极的工艺可靠性(尤其是小型化阴极)，为武器装备用行波管长寿命和高可靠作保障。

阴极制造过程中，不可避免会产生缺陷：表面氧化物、残盐(铝酸盐)，这些缺陷影响阴极的性能及可靠性。传统的阴极表面处理主要是采用金属尖椎与砂纸处理阴极表面，去除表面氧化物、残盐。该方法比较简洁有效，可以去掉阴极表面大部分铝酸盐、氧化物，但该方法容易造成阴极缝隙里面有残盐、阴极表面挤削、阴极曲率半径尺寸发生变化等缺陷，尤其是空间用阴极(直径尺寸偏小)。缝隙里面有残盐会造成阴极蒸发过大，影响微波器件的寿命；表面挤削会使阴极发射电子能力变差，影响发射信号；阴极曲率半径尺寸发生变化会使阴极发射的电子注发生变化，影响信号的互作用。

目前，国外提出化学湿法刻蚀(乙二胺四乙酸)处理阴极表面的氧化物、残盐，但化学溶液进入阴极基体的孔隙，易造成铝酸盐失效及阴极基体孔隙状态发生变化。国内提出去离子水清洗去除阴极表面的残盐，但该工艺无法去除其表面氧化物。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够降低阴极的蒸发速率、提高阴极寿命及可靠性的微波真空电子器件用阴极的复式表面处理方法。

技术方案：本发明所述的一种微波真空电子器件用阴极的复式表面处理方法，包括以下步骤：

(1)将阴极进行湿法处理；

(2)将湿法处理完成后的阴极进行干燥处理；

(3)将干燥后的阴极置入高温炉中进行净化还原退火处理；

(4)将退火处理后的阴极进行等离子蚀刻。

优选的，步骤(1)中所述湿法处理包括以下步骤：

(a)将阴极在去离子水中超声清洗5min-25min，超声仪器的功率为50W-200W；铝酸盐的主要晶相为Ba₃Al₂O₆和Ba₃CaAl₂O₇，易溶于水使其分解，超声清洗可使表面及孔隙溶解的铝酸盐去除。

(b)将阴极在丙酮中超声清洗3min-5min，超声仪器的功率选择为50W-200W；去除表面的可能沾染的有机物；

(c)将阴极在酒精中超声清洗5min-20min，超声仪器的功率选择为50W-200W；去除表面的可能沾染的有机物。

优选的，将阴极放入模具中进行超声波清洗，所述模具使阴极的表面朝下，热子部位朝上；湿法处理时，保证阴极表面浸入液体，而热子部位不接触液体。