[发明专利]热阴极用热子的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波器件技术领域，是一种热阴极用热子的制备方法，用于热阴极的热子制备。

背景技术

电真空器件中加热阴极的零件，称为热子。

微波真空电子技术是一个历史悠久，充满活力，且发展潜力巨大的研究领域。同时，微波真空电子技术是一种包括微波电子学、阴极电子学、电磁场理论、材料技术、真空技术、数值计算技术及计算机模拟仿真技术等学科的综合性极强的研究领域。发展历史表明，微波真空电子器件及相关技术的发展取决于一个国家的综合实力，并决定着该国的微波真空电子器件的发展水平。因此，目前只有美国、俄罗斯、英国、法国、日本、德国、中国等综合科技实力强的大国才具有高性能微波真空电子器件研制和生产应用的能力。

微波真空电子器件广泛应用于雷达、卫星通信、电子加速器、全球定位、可控热核聚变及未来军事前沿的高功率微波武器等方面，其独特的功能和优越的性能，特别是在大功率和高频段的情况下，是其他器件所不能取代的。历经数十年的发展，虽然常规微波真空电子器件及相关技术的理论已基本成熟，然而现代高技术微波器件对微波信号的功率、频率、带宽等工作特性不断提出新的发展需求。这些需求主要表现在要求更高的频率、更大的功率、更宽的频带、更高的效率和新的工作特性，从而对微波真空电子器件及相关技术的发展提出了新的挑战和发展机遇。而担当电子发射的热阴极及热子又是微波真空电子器件中最为核心的部分，热子性能好坏将直接影响微波源的输出性能和寿命，进而影响卫星及高功率微波器件的性能和寿命。因此研究热阴极用高可靠热子，对于推动卫星通信及高功率微波器件等技术的发展具有十分重要的意义。

热子材料一般选用钨或钨合金，如钨钼、钨铼、钨铝等。一般热子结构的热子制备方法是：

1.绕丝：热子所用的丝为钨或钨合金丝。绕丝的芯丝为钼丝，利用绕丝机将钨或钨合金丝连续或间断绕在芯丝为钼的丝上。

2.清洗：将绕好的螺旋丝用20％NaOH水溶液煮沸，用超声波清洗机进行清洗，直至钨丝表面石墨乳洗净为止，然后用自来水冲洗干净，再用蒸馏水煮两遍，经无水乙醇脱水后烘干。

3.退火：将洗好并烘干后的螺旋丝放入氢炉中，升高加热电压到1000℃_B，维持10分钟，断电冷却到室温后取出。

4.成形：将已退火的螺旋丝剪好所需长度，在热子专用模具上绕制成形。

5.定形：热子成形后穿上定形杆，弯好腿，在培养皿中用丙酮浸泡2小时以上，将丙酮溶液倒出，用电吹风吹干后，将定形杆连同热子摆放在钼舟中，放入氢炉加热电压升到1400℃_B，维持10分钟后断电冷却到室温后取出。

6.溶芯：将定形好的热子从定形杆上取下来，用混酸(混酸配50％HNO₃+30％H₂SO₄+20％H₂O)溶去钼芯丝。

7.插腿：剪好所需长的钼丝，插腿。钼丝要插到螺旋腿的根部，螺旋腿部分要用钳子加紧，避免钼丝脱落。

8.清洗：将做好的热子用20％NaOH水溶液煮沸，然后用自来水冲洗干净，再用蒸馏水煮2遍，经无水乙醇脱水后烘干。

9.去气：将热子放入氢炉中，加热电压升到900℃_B，维持10分钟，断电冷却到室温后取出。

10.检查：用电阻测试仪测热子的冷阻，看是否符合要求，若不符合则废弃。

但这种传统热子的制备方法有一个缺点：在第7步中钼丝要插到螺旋腿的根部，螺旋腿部分要用钳子加紧，避免钼丝脱落。螺旋腿部分用钳子加紧的过程中会造成螺旋腿部分的钨或钨合金丝粉碎(废品，占50-70％)或出现损伤(合格品，占30-50％。从图3可以看到有裂纹的热子螺旋腿)，从而造成热子螺旋腿和插腿之间具有接触电阻大、耐震动性能差、抗热冲击性能差和可靠性低等缺点。另外这种热子在电泳后和使用一段时间后，钼插腿与螺旋腿之间会出现绝缘造成废品(约占20％左右)。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统热子制备方法的缺点，提供一种热阴极用热子的制备方法，可避免螺旋腿部分的钨或钨合金丝出现损伤，从而制备出具有螺旋腿与插腿之间接触电阻小、耐震动性能好、抗热冲击性能好和可靠性高等优点的热阴极用热子。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种热阴极用热子的制备方法，其用高温焊料焊接技术将钨螺旋热子与热子插腿焊接在一起，包括步骤：

(1)利用绕丝机将钨或钨合金丝绕在芯丝为钼的丝上；