一种磁控管用冷阴极结构和毫米波磁控管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种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设置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。本实用新型专利技术还公开了一种包括冷阴极结构的毫米波磁控管，其中冷阴极发射体的厚度为0.62～6.5mm。本实用新型专利技术通过对一次发射体和二次发射体的交替设置，实现了一次电子和二次倍增现象的可靠互动，保证磁控管的可靠启动；采用本实用新型专利技术的冷阴极结构制得的磁控管无需灯丝加热，可瞬间启动，无明显启动迟滞时间，启动后电参数特性与热阴极磁控管一致。

A cold cathode structure for a magnetic control tube and a millimeter wave magnetron

The utility model discloses a magnetron cold cathode structure comprises a bottom metal rod and sheathed on the bottom end of the metal rod shielding cap and shielding cap, and a cold cathode is arranged between the upper cap and the lower cap shield shield emitter, the cold cathode emission body includes an emitter arranged alternately and the two ends of an emitter, emitter emitter of the cold cathode in the. The utility model also discloses a millimeter wave magnetron with a cold cathode structure, in which the thickness of the cold cathode emitter is 0.62 to 6.5mm. The utility model based on an emitter and two emitter arranged alternately, and realizes reliable interaction of an electronic and two doubling phenomenon, to ensure reliable startup of the magnetron; the utility model adopts cold cathode structure prepared by magnetron without filament heating, instant start, no obvious lag time to start after the start, electric parameters and hot cathode magnetron consistent.

【技术实现步骤摘要】
一种磁控管用冷阴极结构和毫米波磁控管
本技术涉及微波真空电子
更具体地，涉及一种磁控管用冷阴极结构和毫米波磁控管。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术的一个目的在于提供一种毫米波磁控管用冷阴极结构。本技术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，本技术采用下述技术方案：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。本技术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。本技术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。本技术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。本技术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。本技术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。本技术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。本技术中点焊、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。本技术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。本技术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。优选地，所述底金属杆为直径为2.0～2.8mm、高为15～20mm的圆柱体。优选地，所述底金属杆的材料为熔点大于2000℃的金属；更优选地，所述金属为金属钼。优选地，所述上、下屏蔽帽的材料为金属铪。优选地，所述上、下屏蔽帽的直径为5.4～5.8mm，厚度为0.2～0.3mm。为达到上述第二目的，本技术采用下述技术方案：一种包括所述冷阴极结构的毫米波磁控管，其中冷阴极发射体的总厚度为0.62～6.5mm。进一步地，在本技术的某些具体实施方式中，例如，所述冷阴极发射体的总厚度为0.62～3.03mm、0.62～2.45mm、0.62～1.7mm、0.62～1.55mm、0.62～1.5mm、0.62～1.21mm；优选地，所述冷阴极发射体的总厚度为总厚度为1.21～3.03mm、1.5～2.45mm、1.5～1.7mm、1.55～1.7mm。本技术得到的冷阴极磁控管的起振时间小于5s，工作500小时后磁控管输出功率大于20kW，磁控管效率大于20％。优选地，所述冷阴极结构包括交替设置的X个钽环，Y个钯钡环，其中X为整数2～5，Y为整数1～4；更优选地，X为3，Y为2。本技术中钽环和钯钡环的数目越多，得到的阴极体的可靠性越强，但是数目过多会增加工艺制备的难度，综合考虑阴极体的可靠性和装载难度，钽环为3个和钯钡环为2个为最优选方案。本技术的冷阴极磁控管是对传统热阴极磁控管的一种技术改进，与热阴极磁控管相比，这种类型磁控管具以下一系列特点：由于没有灯丝加热，也没有悬浮在高压上的灯丝供电组件，磁控管电源得到简化，可靠性得到提高；由于没有灯丝加热，它节省了灯丝功率，降低了发射机功耗，提高了发射机效率；由于不需要灯丝，发射机可以省去高电位灯丝变压器等电路，可节省50多个元件，发射机体积重量可下降15％左右；由于采用冷发射材料，可瞬间启动，启动时间约为3-5s，启动时间是传统热阴极的1/10，适合航空飞行器使用，可大大提高现代战争的战机把握能力；由于冷阴极发射体工作温度为300-700℃，工作温度低，耐电子回轰和离子轰击能力强，工作寿命可达5000-10000小时；由于冷阴极材料工作真空度要求较低，存储和维护简单，维护周期可较热阴极磁控管可延长一倍。冷阴极技术是军事需求下磁控管的又一发展方向，本技术中的冷阴极磁控管无需灯丝加热，靠阴极尖端的场致发射提供一次电子，然后轰击阴极，产生二次电子，从而正常工作。冷阴极技术的应用缩短了发射机准备时间，提高了武器装备在现代战争中战机把握能力。采用本技术的冷阴极结构制得的冷阴极磁控管无需灯丝加热，可瞬间启动，无明显启动迟滞时间，启动后电参数特性与热阴极磁控管一致。启动时，钽环在高电场的作用下由场致发射向阴阳极互作用空间发射一次电子，一次电子在径向电压和轴向磁场的共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁控管用冷阴极结构，其特征在于，该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设置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。

【技术特征摘要】
1.一种磁控管用冷阴极结构，其特征在于，该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设置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。2.根据权利要求1所述的一种磁控管用冷阴极结构，其特征在于，所述一次发射体为钽环，二次发射体为钯钡环。3.根据权利要求1所述的一种磁控管用冷阴极结构，其特征在于，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。4.根据权利要求1所述的一种磁控管用冷阴极结构，其特征在于，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。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎深根，李凤玲，
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