一种新型回旋管用阴极的制作方法

    专利查询2025-07-30  20


    本发明主要涉及真空电子器件,具体涉及一种新型回旋管用阴极。


    背景技术:

    1、回旋管作为一种新型快波器件,具有高功率、高效率、宽频带的特点,在毫米波及亚毫米波段展现出极大的优势。回旋管一般由电子枪,互作用谐振腔、收集极及输出窗组成。电子枪作为回旋电子注的发射部件,产生电子注的质量直接影响互作用效率从而影响了整管的输出功率。电子枪一般采用热阴极发射,即由灯丝通电受热后,热量热辐射传递给阴极发射带,当阴极达到发射温度时,电子就会被激发出阴极面,从而产生电子注。

    2、随着回旋管技术的不断发展,回旋管的工作频率和输出功率越来越高,对阴极也提出了更高的要求。高功率回旋管需要很高的发射电流,由于压缩比的限制,在径向尺寸和厚度尺寸方面阴极都不宜做的过大,因此高频率高功率回旋管对阴极发射电流密度提出了较高的要求,有的要求阴极的发射电流密度达到30a/cm2。目前使用较多的钡钨阴极的发射电流密度一般在5a/cm2左右,最大不超过15a/cm2,因此钡钨阴极的发射电流密度已经不能满足一些项目研制的需求,需要采用更大发射电流密度的六硼化镧阴极。六硼化镧阴极具有较高的发射电流密度,其发射电流密度最高可达50 a/cm2,而且具有较高的抗中毒能力,缺点是工作温度高,需要工作在1600℃左右,而加热组件的工作温度更是达到了1800 ℃以上,该温度已经与加热组件中绝缘介质所能承受的极限温度相当,导致绝缘介质既无法对加热丝提供有效绝缘支撑,也无法实现向阴极有效传热,因此采用传统的热丝组件加热方法进行该类阴极的制作是不可行的,只能采用其它加热方法。

    3、需要说明的是,上述内容属于发明人的技术认知范畴,由于本领域的技术内容浩如烟海、过于庞杂,因此本申请的上述内容并不必然构成现有技术。


    技术实现思路

    1、1.发明要解决的技术问题:

    2、本发明的提供了一种新型回旋管用阴极,用以解决上述背景技术中存在的技术问题。

    3、2.技术方案:

    4、为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:一种新型回旋管用阴极,包括阴极上端盖,所述阴极上端盖底部连接阴极下端盖,所述阴极上端盖与阴极下端盖内设有隔离层,所述隔离层内设有主阴极,所述主阴极外侧设有环形发射带,所述阴极下端盖底部设有辅阴极,所述辅阴极与所述主阴极之间设有电子束约束热屏。

    5、本装置可以通过辅阴极的加热在电场的作用下溢出电子,由于电子束约束热屏的阻挡,使辅阴极溢出的电子导向顶部阴极下端盖,将阴极下端盖加热至高温状态,阴极下端盖的高温将通过传导作用逐步传至隔离层、阴极上端盖和主阴极上,并逐步达到热平衡,从而实现对主阴极的加热,最后主阴极达到预设温度后将电子通过环形发射带发出,隔离层可以有效的将主阴极包裹,防止内部的电子四散而出,并将电子集中通过环形发射带发出提高加热效率。

    6、进一步的,所述阴极上端盖与所述阴极下端盖采用钼材料制作而成。

    7、进一步的,所述主阴极采用六硼化镧。

    8、进一步的,所述隔离层采用石墨材料。

    9、进一步的,所述辅阴极采用环形钡钨阴极。

    10、进一步的,所述辅阴极底部连接辅阴极热丝。

    11、进一步的,所述阴极下端盖底部设有绝缘陶瓷,所述绝缘陶瓷顶部设有热屏支撑钼杆与阴极支撑钼杆,所述热屏支撑钼杆与阴极支撑钼杆顶部连接所述电子束约束热屏,所述电子束约束热屏为凹形结构。

    12、进一步的,所述热屏支撑钼杆与阴极支撑钼杆顶部与底部分别设有多个保温热屏。

    13、3.有益效果:

    14、采用本发明提供的技术方案,与现有技术相比,具有如下有益效果:

    15、本发明设计合理,采用石墨作为隔离层,防止高温下镧元素扩散至外层结构,导致六硼化镧和外层结构损坏;

    16、采用间接加热的方式对六硼化镧进行加热,辅阴极采用环形钡钨阴极,利用钡钨阴极良好的发射均匀性对主阴极以及外层机构进行加热,提升整体结构的温度均匀性,从而提升主阴极的温度均匀性。

    17、需要说明的是,本发明未介绍的结构由于不涉及本发明的设计要点及改进方向,均与现有技术相同或者可采用现有技术加以实现在此不做赘述。



    技术特征:

    1.一种新型回旋管用阴极,其特征在于:包括阴极上端盖(1),所述阴极上端盖(1)底部连接阴极下端盖(3),所述阴极上端盖(1)与阴极下端盖(3)内设有隔离层(2),所述隔离层(2)内设有主阴极(4),所述主阴极(4)外侧设有环形发射带(41),所述阴极下端盖(3)底部设有辅阴极(5),所述辅阴极(5)与所述主阴极(4)之间设有电子束约束热屏(11)。

    2.根据权利要求1所述的一种新型回旋管用阴极,其特征在于:所述阴极上端盖(1)与所述阴极下端盖(3)采用钼材料制作而成。

    3.根据权利要求1所述的一种新型回旋管用阴极,其特征在于:所述主阴极(4)采用六硼化镧。

    4.根据权利要求3所述的一种新型回旋管用阴极,其特征在于:所述隔离层(2)采用石墨材料。

    5.根据权利要求1所述的一种新型回旋管用阴极,其特征在于:所述辅阴极(5)采用环形钡钨阴极。

    6.根据权利要求5所述的一种新型回旋管用阴极,其特征在于:所述辅阴极(5)底部连接辅阴极热丝(6)。

    7.根据权利要求1所述的一种新型回旋管用阴极,其特征在于:所述阴极下端盖(3)底部设有绝缘陶瓷(7),所述绝缘陶瓷(7)顶部设有热屏支撑钼杆(8)与阴极支撑钼杆(9),所述热屏支撑钼杆(8)与阴极支撑钼杆(9)顶部连接所述电子束约束热屏(11),所述电子束约束热屏(11)为凹形结构。

    8.根据权利要求7所述的一种新型回旋管用阴极,其特征在于:所述热屏支撑钼杆(8)与阴极支撑钼杆(9)顶部与底部分别设有多个保温热屏(10)。


    技术总结
    本发明提供一种新型回旋管用阴极,包括阴极上端盖,所述阴极上端盖底部连接阴极下端盖,所述阴极上端盖与阴极下端盖内设有隔离层,所述隔离层内设有主阴极,所述主阴极外侧设有环形发射带,所述阴极下端盖底部设有辅阴极,所述辅阴极与所述主阴极之间设有电子束约束热屏,用来解决目前六硼化镧阴极直接加热较为困难的技术问题。

    技术研发人员:侯信磊,查放,赵艳珩,沈旭东,余才,王鹏康,卢希跃,陈健,卞磊,曹振玲,汪琨,朱刚,俞畅,王昊,吴磊
    受保护的技术使用者:安徽华东光电技术研究所有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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