[发明专利]一种用于强流电子束发射阴极制备的成型模具及其使用方法

说明书

一种用于强流电子束发射阴极制备的成型模具及其使用方法，属于阴极模具技术领域。成型模具包括机架、成型机构、传动机构和止回机构。成型腔体由上导筒、中心模腔、下导筒组合而成，中心模腔由两个半圆柱腔体组合而成。模压时，传动、止回机构协同控制双向同步慢速模压，有利于纤维均匀化分布；模压后，填有阴极预制体的中心模腔拆卸下来独立进行后处理，有利于阴极制备工艺的优化；脱模时，将中心模腔打开，取出阴极，能够避免摩擦脱模时阴极和模具的损伤。组合式设计，有利于使用者灵活调整组件结构和参数，根据使用要求制备不同结构和尺寸的阴极。本发明模具制备的阴极纤维分布均匀性和成型稳定性高，具有优良的电子束发射性能。

技术领域

本发明公开了一种用于强流电子束发射阴极制备的成型模具，属于阴极模具技术领域。

背景技术

随着高功率微波、强流脉冲电子束、自由电子激光等高新技术的飞速发展，对系统的高效和稳定工作要求越来越高。阴极作为电子束的产生和发射部位，直接影响着电子束的发射均匀性和稳定性。因此，阴极质量已经成为强流电子束系统应用推广的关键技术之一。

常见的用于强流电子束发射的阴极材料主要有金属材料、碳材料以及纤维材料等。碳纤维具有碳材料的良好导电性以及纤维材料的特殊放电机理，在电子束发射时存在爆炸电子发射以及表面闪络两种放电机制，这赋予了碳纤维优良的电子束发射性能。

短切碳纤维搭接结构的块体阴极因为纤维分布的无序性以及结构的稳定性，更容易得到均匀和稳定的电子束发射，具有良好的应用前景，得到了广泛的研究。块体阴极主要通过控制块体的成型稳定性以及纤维分布的均匀性来保证电子束的发射性能。现有的块体阴极的制备方法为：①溶液中分散碳纤维②碳纤维和粘结剂(树脂)在溶液中均匀混合③使用模具冷挤压预成型④热烧结成型(分为两个部分，1模具连同物料一起在真空干燥箱中150℃下进行树脂固化，固化成型后阴极预制体脱模2脱模后的阴极预制体在管式炉中1000℃下进行树脂的碳化分解。)⑤超声清洗等后处理。因此，阴极的成型较大程度上受模具的影响。但是，现有的块体阴极制备模具存在以下缺陷：

(1)现有模具单向施力，制备的阴极在轴向存在较大的密度分布差异，这很大程度上影响了阴极纤维分布的均匀性，进而影响电子束发射的均匀性。

(2)现有一体化的模具结构，不利于模具随物料一起进行后续的碳化工艺，需要在固化成型后脱模。因为粘结剂的作用，阴极预制体与模具型腔内壁存在较大的粘结力，脱模过程中会存在卡模以及模具腔体表面粘料的现象，导致脱模困难、产品一致性差、产生废品等问题。

(3)脱模过程阴极预制体与模具型腔之间的摩擦以及去除粘附在模具表面的固化后的三维网状结构树脂会损伤模具内表面，降低模具精度，导致模具使用寿命短。阴极预制体与模具型腔之间的摩擦也会影响阴极的成型。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足，本发明提供了一种用于强流电子束发射阴极制备的成型模具，不仅可以在很大程度上改进阴极密度轴向分布不均的问题，保证阴极成型的稳定性，同时可以提高阴极制备的良率以及避免使用过程中模具的过度损伤，具有结构简单、成型效果好、效率高、使用灵活、应用范围广的特点。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于强流电子束发射阴极制备的成型模具，所述的成型模具包括机架、成型机构、传动机构和止回机构。

所述机架包括底座14、固定板1、直线导轨18、导轨支撑杆16、模腔支撑座8、加强筋3。所述底座14平行地面放置，用于支撑和保证构件的平行、垂直度。所述固定板1垂直固定于底座14上，固定板1的一个侧面上下对称加工有一定长度的上、下两个导轨，且两个导轨不连通。所述模腔支撑座8垂直固定于固定板1的两个导轨之间。所述直线导轨18水平放置，并垂直固定于固定板1的上下对称中心，轨道方向平行于底座14。所述导轨支撑杆16垂直于底座14，并固定于底座14和直线导轨18的自由端之间。所述加强筋3焊接于固定板1另一侧，位于底座14和固定板1之间。