热阴极真空电子器件的启动方法技术

一种热阴极真空电子器件的启动方法，其中，所述热阴极真空电子器件包括热阴极和用于加热所述热阴极的热子，所述方法包括如下步骤：将所述热子通电以加热所述热阴极，其中，在初始通电的第一时间段，将热子电流设置为高于热子电流的标称值的预设值；在第一时间段之后，将热子电流调整为所述标称值。

Starting method of hot cathode vacuum electronic device

A startup method of a hot cathode vacuum electronic device, wherein the hot cathode vacuum electronic device comprises a hot cathode and a heater for heating the hot cathode, the method comprises the following steps: the heater is energized to heat the hot cathode, wherein the heater current is set during the first period of initial energization A preset value higher than the nominal value of the heater current; after the first period of time, the heater current is adjusted to the nominal value.

【技术实现步骤摘要】
热阴极真空电子器件的启动方法
本专利技术涉及真空电子器件领域，具体地，涉及一种热阴极真空电子器件的快速启动方法。
技术介绍
真空电子器件，又称电真空器件，泛指利用电子在真空状态下运行的电子器件。热阴极真空电子器件是阴极加热类型的真空电子器件，其中，将直流能量转换成高频电磁振荡能量、工作在微波波段的微波真空电子器件为微波真空电子器件，通常简称为微波电子管或微波管。微波管的基本工作原理一般为：阴极发射电子；随后漂移的空间电子在互作用区与高频信号进行相互作用，将电子束的部分动能转换为高频能量，实现高频信号的功率放大，并通过输出结构输出；最后与高频结构相互作用后的电子将进入收集极并被其回收。常见的微波管有速调管、行波管、回旋管、磁控管等。微波管在高功率、高效率、高频率上的优势使得它被广泛应用于各种雷达、通信系统、加速器和加热系统中。在某些特殊应用场合(如紧急情况)系统对微波管的启动速度提出了非常高的要求，希望启动时间(特别是应急启动时间)越短越好，启动时间通常要求从10-15分钟缩短至3-5分钟。微波管包括电子枪，电子枪是电子束产生、成形的部件，通常包含热子、阴极、聚束极(或控制极)和阳极等，其中阴极是提供器件互作用所需电子的源。目前，大部分微波管所使用的阴极都是热阴极。热阴极在工作时需要达到一定的工作温度，使电子获得足够的动能克服表面势垒，从阴极表面逸出到真空中，以获得器件所需的发射电流。微波管的启动速度的一个重要影响因素便是预热过程中热阴极的升温时间。为了提高启动速度，传统的解决方案是在电子枪的结构和材料上进行改进，使其满足快速启动要求。但是，对于现有器件产品特别是已定型或安装的器件产品，在不改变器件结构和材料，不对产品进行设计更改和重新定型的情况下，无法通过此方案缩短器件启动时间。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术旨在提出一种热阴极真空电子器件的启动方法，可有效缩短阴极预热时间，实现快速启动。本专利技术的实施例提出了一种热阴极真空电子器件的启动方法，其中，所述热阴极真空电子器件包括热阴极和用于加热所述热阴极的热子，所述方法包括如下步骤：将所述热子通电以加热所述热阴极，其中，在初始通电的第一时间段，将热子电流设置为高于热子电流的标称值的预设值；在第一时间段之后，将热子电流调整为所述标称值。在一些实施例中，所述预设值不超过所述标称值的120％。在一些实施例中，所述预设值在所述标称值的115％-120％的范围内。在一些实施例中，在所述热阴极的温度达到其额定工作温度前，将热子电流值调整为所述标称值。在一些实施例中，在第一时间段之后经过第二时间段后，向所述热阴极真空电子器件施加高频高压信号，以满功率启动所述热阴极真空电子器件。在一些实施例中，在第一时间段结束之前的预定时间，向所述热阴极真空电子器件施加高频高压信号，以部分功率启动所述热阴极真空电子器件；在第一时间段之后经过第二时间段后，所述热阴极真空电子器件实现满功率启动。在一些实施例中，所述预定时间为第一时间段结束前0.5分钟。在一些实施例中，所述第一时间段和第二时间段的总时长不超过6分钟，优选不超过5分钟。在一些实施例中，所述第一时间段持续的时间为3-4分钟，优选3.5分钟。在一些实施例中，所述第二时间段持续的时间为1-2分钟，优选1.5分钟。基于上述技术方案可知，本专利技术至少取得了以下有益效果：本专利技术提出的热阴极真空电子器件的快速启动方法，可应用于现有或已定型的热阴极真空电子器件产品，在不改变现有器件结构和材料的情况下，通过改变热子的启动方式，增加初始阶段热子电流，可有效缩短阴极预热时间，实现快速启动。附图说明图1为根据本专利技术的一个实施例的微波真空电子器件的快速启动方法的热子电流-时间图；图2为根据本专利技术的一个实施例的对应图1的热子电流-时间图的微波真空电子器件的快速启动方法的输出功率-时间图；图3为根据本专利技术的另一个实施例的对应图1的热子电流-时间图的微波真空电子器件的快速启动方法的输出功率-时间图；图4为根据本专利技术的一个实施例的热阴极真空电子器件的快速启动方法的流程图；以及图5为根据本专利技术的另一个实施例的热阴极真空电子器件的快速启动方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另外定义，本专利技术使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本专利技术的总体构思提出了一种热阴极真空电子器件的启动方法，其中，热阴极真空电子器件包括热阴极和用于加热热阴极的热子等，该方法包括如下步骤：将热子通电以加热热阴极，在初始通电的第一时间段，将热子电流设置为高于热子电流的标称值的预设值；在第一时间段之后，将热子电流调整为标称值。图1为根据本专利技术的一个实施例的微波真空电子器件的快速启动方法的热子电流-时间图，参照图1，不同于传统的在启动过程中采用恒定热子电流的启动方法，在本专利技术的实施例中，在T0＝0分时刻，将热子电流设为高于热子电流的标称值的预设值；在T1＝3.5分时刻，将热子电流调整为标称值。本专利技术实施例提出的热阴极真空电子器件的快速启动方法，通过改变热子的启动方式，增加初始阶段热子电流，可有效缩短阴极预热时间，使得现有或已定型的微波真空电子器件产品不用改变结构和材料，不用进行设计更改和重新定型，即可有效缩短启动时间，满足快速启动速度要求。如图1所示，试验证明，在对同样结构的微波真空电子器件采用传统的恒定标称电流(如14A)的状态下，7分钟输出功率可达到满功率的70％，8分钟可达到80％，10分钟达到满功率。与之相比，采用本专利技术实施例的方法启动微波真空电子器件，5分钟达到满功率运行，启动时间可比传统方法缩短5分种。根据一些实施例，预设值不超过标称值的120％。优选地，预设值在标称值的115％-120％的范围内。例如，参照图1，标称值为14A，则预设值可以为16.1A-16.8A。根据一些实施例，在热阴极的温度达到其额定工作温度前，将热子电流值调整为标称值。以钡钨阴极为例，其额定工作温度工作在1050℃左右。本专利技术是通过增加热子电流来缩短热阴极预热时间，从而缩短启动时间的。但是，热子电流过高一方面容易导致热子损坏，另一方面阴极工作温度过高会导致蒸散严重，从而导致电子枪高压打火，降低可靠性。热阴极微波真空电子器件的使用寿命主要取决于阴极寿命，而阴极寿命主要取决于阴极的蒸散。阴极发射物质的蒸散伴随着阴极的整个寿命周期。一方面，阴极发射物质的蒸散是维持阴极发射能力的必要条件，阴极发射电流使得其表面发射物质减少，需要通过蒸散使阴极体内部的发射物质输送到阴极表面，另一方面，蒸散将导致阴极寿命的降低。阴极的蒸散速率取决于阴极的工作温度，阴极温度越高蒸散速率也越高。因此，传统方法均未考虑通过增加热子电流来加速启动的方案。但是，本申请的专利技术人发现，在一定的范围内提高热子电流，可以大幅缩短启动时间，同时可以保证安全性和使用寿命。在本专利技术的实施例中，热子电流值相对于标称值提高不超过20％，实验表明不会导致热子损本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热阴极真空电子器件的启动方法，其中，所述热阴极真空电子器件包括热阴极和用于加热所述热阴极的热子，所述方法包括如下步骤：将所述热子通电以加热所述热阴极，其中，在初始通电的第一时间段，将热子电流设置为高于热子电流的标称值的预设值；在第一时间段之后，将热子电流调整为所述标称值。

【技术特征摘要】
1.一种热阴极真空电子器件的启动方法，其中，所述热阴极真空电子器件包括热阴极和用于加热所述热阴极的热子，所述方法包括如下步骤：将所述热子通电以加热所述热阴极，其中，在初始通电的第一时间段，将热子电流设置为高于热子电流的标称值的预设值；在第一时间段之后，将热子电流调整为所述标称值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设值不超过所述标称值的120％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设值在所述标称值的115％-120％的范围内。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述热阴极的温度达到其额定工作温度前，将热子电流值调整为所述标称值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一时间段之后经过第二时间段后，向所述热阴极真空电子器件施加高...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁海兵，宋逸豪，吴迪，唐亮，李伟松，陆登峰，唐科，肖韧，刘楠洋，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11