一種熱發(fā)射陰極及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熱發(fā)射陰極，包括U形的熱絲，陰極基金屬的一端與該U形熱絲的U形的底部中央連接，該陰極基金屬上涂覆有發(fā)射物質(zhì)；本發(fā)明還提供一種該熱發(fā)射陰極的制作方法，首先將鎢錸合金絲密繞在矩形芯桿上，進(jìn)行高溫定型，定型后沿芯桿縱向切斷，得到U形的熱絲，然后將作為陰極基金屬的鎢錸合金箔的一端與U形熱絲的底部中央連接形成陰極熱絲組件，最后，將陰極基金屬放在三元碳酸鹽懸濁液中電泳；本發(fā)明熱發(fā)射陰極針對某些特殊結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)尺寸小的毫米波段超高頻電真空器件提供了適用的熱陰極，既能保證陰極基金屬無磁性且具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，又能實現(xiàn)發(fā)射物質(zhì)的均勻涂覆及與基金屬的牢固附著，也具備合格的電子發(fā)射能力。
【專利說明】一種熱發(fā)射陰極及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超高頻電真空器件陰極制造領(lǐng)域，涉及一種熱發(fā)射陰極；本發(fā)明還涉及一種該熱發(fā)射陰極的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超高頻電真空器件是雷達(dá)整機(jī)系統(tǒng)中產(chǎn)生超高頻電磁波信號的核心器件，陰極是為超高頻電真空器件提供電子發(fā)射源的關(guān)鍵部件，為確保超高頻電真空器件所需的高密度電子發(fā)射，目前均采用熱發(fā)射陰極，即通過對陰極發(fā)射體加熱而獲得穩(wěn)定的高密度電子發(fā)射；從大的分類看，熱陰極包括兩種類型:氧化物陰極和鋇鎢陰極，氧化物陰極是以鎳或含鎳合金作為基金屬，以三元碳酸鹽(碳酸鋇、碳酸鈣、碳酸鍶)作為發(fā)射物質(zhì)的熱陰極，工作溫度750°C左右，鋇鎢陰極是以鎢作為基金屬，以鋁酸鹽、鈧酸鹽或鎢酸鹽作為發(fā)射物質(zhì)的熱陰極，工作溫度1050°C左右；熱陰極發(fā)射體由基金屬和發(fā)射物質(zhì)組成，基金屬是發(fā)射物質(zhì)的載體，而且對發(fā)射物質(zhì)起激活作用，是陰極整體的一部分，對陰極的發(fā)射性能和工作壽命發(fā)揮著重要作用，氧化物陰極的發(fā)射物質(zhì)是用噴涂的方法附著在基金屬上，而鋇鎢陰極的發(fā)射物質(zhì)是加熱熔化后浸潰到基金屬上；雖然這兩種陰極在超高頻電真空器件中均得到廣泛應(yīng)用，通常為單螺旋或雙螺旋結(jié)構(gòu)，在通電達(dá)到一定的加熱功率時，通過傳導(dǎo)或輻射方式對陰極進(jìn)行加熱，從而產(chǎn)生電子的熱發(fā)射，但在某些特殊結(jié)構(gòu)或毫米波段超高頻電真空器件中，由于陰極處在非常強(qiáng)的磁場中，空間很小，不可能容納單螺旋或雙螺旋結(jié)構(gòu)的熱發(fā)射陰極，由于陰極部件尺寸很小，要求基金屬無導(dǎo)磁性且具有一定強(qiáng)度，若采用鎳基氧化物陰極，則無法滿足這一要求；若采用鋇鎢陰極又無法進(jìn)行發(fā)射物質(zhì)的浸潰及發(fā)射面的精密加工。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種熱發(fā)射陰極，以解決針對某些特殊結(jié)構(gòu)或毫米波段超高頻電真空器件結(jié)構(gòu)尺寸小，無法采用傳統(tǒng)方法制造的單螺旋或雙螺旋結(jié)構(gòu)的熱發(fā)射陰極的問題。
[0004]本發(fā)明的另一個目的是提供一種上述熱發(fā)射陰極的制作方法。
[0005]本發(fā)明技術(shù)方案如下:一種熱發(fā)射陰極，包括U形的熱絲，陰極基金屬的一端與該熱絲的U形的底部中央連接，該陰極基金屬上涂覆有發(fā)射物質(zhì)。
[0006]本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是:一種上述熱發(fā)射陰極的制作方法，首先將鎢錸合金絲通過精密繞絲機(jī)密繞在矩形鑰制芯桿上，把繞著鎢錸合金絲的矩形鑰制芯桿放進(jìn)氫氣爐高溫定型，用慢走絲線切割機(jī)床沿芯桿縱向切斷，使芯桿成為兩部分，每部分芯桿上的鎢錸合金絲相應(yīng)成為U形，即得U形的熱絲，然后將作為陰極基金屬的鎢錸合金箔的一端與U形熱絲的底部中央進(jìn)行精密激光點(diǎn)焊形成陰極熱絲組件，最后，將焊接好的組件中的陰極基金屬部分放在三元碳酸鹽懸濁液中電泳，使得作為發(fā)射物質(zhì)的三元碳酸鹽涂覆在陰極基金屬表面。[0007]本發(fā)明熱發(fā)射陰極采用無導(dǎo)磁性的鎢錸合金作為陰極基金屬材料和熱絲材料，該熱絲采用U形結(jié)構(gòu)代替單螺旋或雙螺旋結(jié)構(gòu)，并與該陰極基金屬熔焊在一起，具有加熱效率高，占據(jù)空間小的特點(diǎn)，同時采用三元碳酸鹽作為陰極發(fā)射物質(zhì)，通過電泳的方法將發(fā)射物質(zhì)涂覆在基金屬上，降低了陰極的工作溫度，既能保證陰極基金屬無磁性且具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，又能實現(xiàn)發(fā)射物質(zhì)的均勻涂覆及與基金屬的牢固附著，也具備合格的電子發(fā)射能力，從而為某些特殊結(jié)構(gòu)或毫米波段超高頻電真空器件提供了適用的熱陰極；其工作溫度在500°C?800°C之間，連續(xù)發(fā)射密度最高可達(dá)到218mA/cm2。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的主視圖。
[0009]圖2為圖1的仰視圖。
[0010]圖中:1、熱絲；2、陰極基金屬；3、發(fā)射物質(zhì)。
【具體實施方式】
[0011 ] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0012]如圖1所示，本發(fā)明熱發(fā)射陰極包括U形的熱絲1，陰極基金屬2的一端焊接在該熱絲I的U形的底部中央連接，該陰極基金屬2表面涂覆有發(fā)射物質(zhì)3。
[0013]本發(fā)明還提供了一種上述熱發(fā)射陰極的制作方法，具體制造過程為，首先將直徑為0.045mm?0.055mm的鎢錸合金絲(WRe25)通過精密繞絲機(jī)密繞在矩形鑰制芯桿上，把繞著鶴錸合金絲的矩形鑰制芯桿放進(jìn)氫氣爐高溫定型，定型溫度1030°C?1070°C,定型時間4min?6min,用慢走絲線切割機(jī)床將矩形鑰制芯桿沿芯桿的縱向切斷,使芯桿成為兩部分，每部分芯桿上的鎢錸合金絲(WRe25)相應(yīng)成為U形，即得U形的熱絲1，然后將作為陰極基金屬2的鎢錸合金箔(WRe5)的一端與U形的熱絲I的底部中央進(jìn)行精密激光點(diǎn)焊形成陰極熱絲組件，該鎢錸合金箔的寬度為0.018mm?0.022mm、高度為0.054mm?0.066mm、長度為0.9mm?1.1mm,最后,將焊接好的組件中的陰極基金屬2部分放在三元碳酸鹽懸池液中電泳約10s，使得三元碳酸鹽涂覆厚度為0.005mm?0.01mm，若未達(dá)到要求，可將組件放入60W超聲波清洗機(jī)中洗掉發(fā)射物質(zhì)后重新電泳涂覆，直至達(dá)到所需涂覆厚度。
[0014]使用時，通過熱絲I對陰極基金屬2進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度達(dá)到500°C?800°C之間時，激活陰極基金屬2上的發(fā)射物質(zhì)3，從而進(jìn)行持續(xù)發(fā)射電子。
【權(quán)利要求】
1.一種熱發(fā)射陰極，包括熱絲(I)和陰極基金屬(2)，陰極基金屬(2)上涂覆有發(fā)射物質(zhì)(3)，其特征在于:所述熱絲(I)為U形，陰極基金屬(2)的一端與熱絲(I)的U形的底部中央連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱發(fā)射陰極，其特征在于:所述發(fā)射物質(zhì)(3)的厚度為0.005mm ?0.01mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱發(fā)射陰極，其特征在于:所述熱絲(I)的直徑為0.045mm?0.055mmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱發(fā)射陰極，其特征在于:所述陰極基金屬(2)的寬度為0.018mm?0.022謹(jǐn)、高度為0.054謹(jǐn)?0.066謹(jǐn)、長度為0.9mm?1.1謹(jǐn)。
5.一種權(quán)利要求1所述的熱發(fā)射陰極的制作方法:首先將鎢錸合金絲密繞在矩形芯桿上，進(jìn)行高溫定型，然后沿芯桿的縱向切斷，使芯桿成為兩部分，每部分芯桿上的鎢錸合金絲相應(yīng)成為U形，即得U形的熱絲(I )，然后將作為陰極基金屬(2)的鎢錸合金箔的一端與U形的熱絲(I)的底部中央連接，最后，將發(fā)射物質(zhì)(3)通過電泳的方式涂覆在陰極基金屬(2)表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱發(fā)射陰極的制作方法，其特征在于:所述發(fā)射物質(zhì)(3)的厚度為0.005mm?0.0lmm,若未達(dá)到要求,洗掉發(fā)射物質(zhì)后重新電泳涂覆,直至達(dá)到所需涂覆厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱發(fā)射陰極的制作方法，其特征在于:所述熱絲(I)定型溫度為 1030 O ?1070 O。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的熱發(fā)射陰極的制作方法，其特征在于:所述熱絲(I)的直徑為 0.045mm ?0.055mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱發(fā)射陰極的制作方法，其特征在于:所述陰極基金屬(2)的寬度為 0.018mm ?0.022mm、高度為 0.054mm ?0.066mm、長度為 0.9mm ?1.1mm。
【文檔編號】H01J1/22GK103956310SQ201410169537
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】孫海勇, 牛文斗 申請人:甘肅虹光電子有限責(zé)任公司