一种螺旋线行波管的慢波结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种螺旋线行波管的慢波结构，包括从内向外依次连接固定的螺旋线、夹持杆和管壳；在夹持杆内壁面上的与螺旋线相接触的有效区域面上设有活性金属化层；螺旋线外壁面上的用于与夹持杆内壁面相对应连接固定的连接面为平面设置；沿螺旋线的轴线方向，夹持杆的外壁面呈第一斜面设置；管壳的内壁面上设有与夹持杆的外壁面相对应的第二斜面。本实用新型专利技术通过采用金属焊料，使得焊接后焊料会填充夹持杆与螺旋线接触面上的微小空隙，使其完全紧密接触，其热阻很小，具有能够降低接触热阻，提高慢波结构散热效率等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及真空电子器件领域，特别涉及一种螺旋线行波管的慢波结构。
技术介绍
螺旋线型行波管因具有宽频带的特性而广泛应用于雷达系统、通信系统等多种领域，但这类行波管慢波结构的散热能力有限，制约其平均功率的提高。传统螺旋线行波管的慢波结构通常由螺旋线、均匀分布的三根夹持杆以及管壳通过一定的夹持方法组合而成。目前大功率行波管慢波系统多采用纯铁材料的极靴与镍铜合金材料的垫环焊接而成的管壳，夹持方法是在冷态下将螺旋线与夹持杆固定好后加热管壳使其略微膨胀，利用模具将螺旋线和夹持杆组件快速插入管壳中。该方法中螺旋线与夹持杆为平面接触连接，微观上由于接触表面不可能完全镜面，因此必然存在空隙，空隙越大热阻越大，界面温升越大，散热能力越差；并且受零件表面粗糙的影响，采用此夹持法组成的慢波系统在螺旋线与夹持杆界面间会形成部分空隙，从而产生较大的接触热阻，影响慢波系统的散热效率。当平均功率进一步提升时，此方法制备的行波管容易出现螺旋线被烧毁和工作不稳定现象。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种螺旋线行波管的慢波结构；该慢波结构通过采用金属焊料，使得焊接后焊料会填充夹持杆与螺旋线接触面上的微小空隙，使其完全紧密接触，热阻很小，可视为消除了螺旋线与夹持杆之间热界面，螺旋线上所有热量均可传导至夹持杆上，大幅度的降低了螺旋线与夹持杆之间的接触热阻，大大提高了螺旋线行波管慢波结构的散热能力及散热效率，在保证了慢波结构具有良好的同轴度的同时，还确保了行波管具有较高的电子注通过率；并且本技术所提供的慢波结构还通过改变夹持杆与管壳的结构，为使得螺旋线、夹持杆和管壳在夹持过程中首先预装进而一步完成整体装配提供了先决条件。为解决上述技术问题，本技术采用下述技术方案：一种螺旋线行波管的慢波结构，所述慢波结构包括从内向外依次连接固定的螺旋线、夹持杆和管壳；在所述夹持杆内壁面上的与所述螺旋线相接触的有效区域面上设有活性金属化层；所述螺旋线外壁面上的用于与所述夹持杆内壁面相对应连接固定的连接面为平面设置；沿所述螺旋线的轴线方向，所述夹持杆的外壁面呈第一斜面设置；所述管壳的内壁面上设有与所述夹持杆的外壁面相对应的第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面匹配地连接固定在一起。进一步的，所述活性金属化层包括从内向外依次设置的第一金属化层、第二金属化层和第三金属化层；所述第一金属化层的材质为钛，厚度为0.02-0.03μm；所述第二金属化层的材质为钼，厚度为0.04-0.05μm；所述第三金属化层的材质为铜，厚度为4-5μm。由于夹持杆为陶瓷材料，传统夹持杆上的金属化层只有一层铜焊料，与陶瓷材料粘接不牢固。本专利采用了活性金属钛作为第一层，钛与陶瓷会产生化学反应，作为金属化层的基底会更和陶瓷粘接更牢固，钼作为第二层是因为钼的膨胀量较小，与陶瓷接近，可以在膨胀量较大的铜与膨胀量较小的陶瓷之间起到过渡作用，防止由于铜层膨胀引起的金属化层脱落。进一步的，沿螺旋线的轴线前端至轴线后端方向，所述第一斜面的倾斜方向呈靠近螺旋线的轴线方向倾斜。进一步的，所述慢波结构包括沿所述螺旋线周向方向呈均匀排布设置的三个结构相同的夹持杆。本技术与现有技术相比，具有如下积极有益的效果：1、本技术所提供的慢波结构通过采用金属焊料，使得焊接后焊料会填充夹持杆与螺旋线接触面上的微小空隙，使其完全紧密接触，热阻很小，可视为消除了螺旋线与夹持杆之间热界面，螺旋线上所有热量均可传导至夹持杆上，大幅度的降低了螺旋线与夹持杆之间的接触热阻，大大提高了螺旋线行波管慢波结构的散热能力及散热效率，在保证了慢波结构具有良好的同轴度的同时，还确保了行波管具有较高的电子注通过率。2、由于夹持杆为陶瓷材料，传统夹持杆上的金属化层只有一层铜焊料，与陶瓷材料粘接不牢固。本专利采用了活性金属钛作为第一层，钛与陶瓷会产生化学反应，作为金属化层的基底会更和陶瓷粘接更牢固，钼作为第二层是因为钼的膨胀量较小，与陶瓷接近，可以在膨胀量较大的铜与膨胀量较小的陶瓷之间起到过渡作用，防止由于铜层膨胀引起的金属化层脱落。3、本技术通过对螺旋线结构、夹持杆结构及管壳结构的改进，在高温下利用“螺旋线-夹持杆”组件与金属管壳之间的过盈配合，在三者焊接界面上形成一定压力，从而在慢波结构夹持过程中实现金属管壳与陶瓷夹持杆的焊接，且在夹持的同时实现夹持杆与螺旋线的焊接，通过本制备方法得到的慢波结构可用于大功率螺旋线行波管中，具有能够降低接触热阻，提高慢波结构散热效率等优点。4、本技术所提供的慢波结构在冷态下，通过第一斜面与第二斜面的配合，沿所述螺旋线的轴线方向，将螺旋线、夹持杆和管壳预装在一起，预装的优点在于焊接过程中不易发生螺旋线与夹持杆上焊接面错位，焊接及夹持过程可一步完成。附图说明图1为本技术中螺旋线的立体结构示意图。图2为本技术中螺旋线的结构主视图。图3为本技术中夹持杆的立体结构示意图之一。图4为本技术中夹持杆的结构主视图。图5为本技术中夹持杆的立体结构示意图之二。图6为本技术中夹持杆的立体结构示意图之三。图7为本技术中管壳的结构示意图。图8为本技术中管壳内壁面的结构示意图。图9为本技术中活性金属化层的层结构示意图。图10为本技术中螺旋线、夹持杆和管壳预装在一起的示意图。图11为本技术的整体结构示意图。图12为本技术整体结构的轴向视图。图13为本技术所提供的慢波结构与传统慢波结构的界面内外温差对比图。图14为本技术所提供的慢波结构的制备方法流程框图。具体实施方式下面结合附图说明本技术的具体实施方式。如图1至13所示，一种螺旋线行波管的慢波结构，所述慢波结构包括从内向外依次连接固定的螺旋线1、夹持杆2和管壳3；本实施例中所述慢波结构包括沿所述螺旋线1周向方向呈均匀排布设置的三个结构相同的夹持杆2。在所述夹持杆2内壁面上的与所述螺旋线1相接触的有效区域面21上设有活性金属化层4；所述螺旋线1外壁面上的用于与所述夹持杆2内壁面相对应连接固定的连接面11为平面设置；沿螺旋线1的轴线12前端至轴线12后端方向，所述夹持杆2的外壁面呈第一斜面22设置，该第一斜面22的倾斜方向呈靠近螺旋线1的轴线12方向倾斜；在所述管壳3的内壁面上设有与所述夹持杆2的外壁面相对应的第二斜面31，所述第一斜面22与所述第二斜面31匹配地连接固定在一起。进一步的，所述活性金属化层4包括从内向外依次设置的第一金属化层41、第二金属化层42和第三金属化层43；所述第一金属化层41的材质为钛，厚度为0.02-0.03μm；所述第二金属化层42的材质为钼，厚度为0.04-0.05μm；所述第三金属化层43的材质为铜，厚度为4-5μm。如图1至14所示，一种用于本实施例中上述慢波结构的制备方法，该方法包括如下步骤：S1、将夹持杆2的外壁面加工成斜面，得到第一斜面22；S2、按照过盈量，在与夹持杆2的外壁面相对应的管壳3的内壁面上加工出与所述第一斜面22匹配对应的第二斜面31；本实施例中所述过盈量具体为0.01mm；S3、在所述夹持杆2内壁面上溅射活性金属化层4；具体为，将氧化铍夹持杆2装入掩膜模具中，只露出夹持杆2上与螺旋线1相接触的内壁面，在该夹持杆2内壁面上先溅射一层第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋线行波管的慢波结构，其特征在于，所述慢波结构包括从内向外依次连接固定的螺旋线、夹持杆和管壳；在所述夹持杆内壁面上的与所述螺旋线相接触的有效区域面上设有活性金属化层；所述螺旋线外壁面上的用于与所述夹持杆内壁面相对应连接固定的连接面为平面设置；沿所述螺旋线的轴线方向，所述夹持杆的外壁面呈第一斜面设置；所述管壳的内壁面上设有与所述夹持杆的外壁面相对应的第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面匹配地连接固定在一起。

【技术特征摘要】
1.一种螺旋线行波管的慢波结构，其特征在于，所述慢波结构包括从内向外依次连接固定的螺旋线、夹持杆和管壳；在所述夹持杆内壁面上的与所述螺旋线相接触的有效区域面上设有活性金属化层；所述螺旋线外壁面上的用于与所述夹持杆内壁面相对应连接固定的连接面为平面设置；沿所述螺旋线的轴线方向，所述夹持杆的外壁面呈第一斜面设置；所述管壳的内壁面上设有与所述夹持杆的外壁面相对应的第二斜面，所述第一斜面与所述第二斜面匹配地连接固定在一起。2.根据权利要求1所述的一种螺旋线行波管的慢波结构，其特征在于，所述活性金属化层包括从...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小萌，杨明华，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十二研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11