[发明专利]用于微波真空电子器件的阴极发射测试装置和系统

说明书

技术领域

本发明属于微波真空电子器件技术领域，具体涉及一种用于微波真空电子器件的阴极发射测试装置和系统，用于微波真空电子器件的阴极发射测试。

背景技术

微波真空电子器件广泛用于雷达、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，但是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。而担当电子发射的阴极又是微波真空电子器件中最为核心的部分，其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，阴极发射性能是微波真空电子器件的一个重要指标，研究阴极基体、发射物质、阴极覆膜的性能，首先就需要方便可靠的测试阴极发射性能的装置。因此，研究用于微波真空电子器件的阴极发射测试装置，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。

微波真空电子器件中阴极发射测试实验装置一般有两种。图1是传统的用于阴极发射测试的玻璃管壳装置的结构示意图。如图1所示，附图标记1是水冷阳极，2是阴极，3是电极，4是玻璃管壳，5是超高真空泵机组接口。阴极2点焊在电极3上，然后将固定在玻璃芯柱上的电极3和阴极2与封接在阳极1上的玻璃管壳4对接，阴极2和阳极1的距离以及其平行度由操作者的眼睛来掌握。

图2是传统的用于阴极发射测试的动态测试装置的结构示意图。该装置是将阴极7装入带有水冷阳极6的动态真空系统10的三维样品架12上，阴极7和阳极6的距离，以及其平行度也由操作者的眼睛来掌握。

在这两种阴极发射测试装置中，阴极和阳极的距离及平行度很难控制，只能通过人眼进行粗略的控制，尤其难于保证阴极和阳极的平行度，而这两个参数对阴极发射测试结果具有非常大的影响，因为阴极发射测试是根据理想平面二极管为理论依据的。另外这两种测试装置在阴极安装方面比较复杂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的所要解决的技术问题是为了克服用于微波真空电子器件的阴极发射测试装置中阴极和阳极的距离和平行度难以控制，尤其难于保证阴极和阳极的平行度的缺点，提供一种用于微波真空电子器件的阴极发射测试装置和系统，从而制备出性能优良的微波真空电子器件用阴极。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出一种阴极发射测试装置，包括阳极、阴极、电极、管壳和电极法兰，所述阳极和电极均安装在所述电极法兰上，所述电极与阴极连接。

根据本发明的具体实施方式，所述电极法兰与所述管壳的一端固定，所述阳极的朝向所述阴极的发射表面、所述电极的朝向所述阴极的一端，以及整个阴极均密封于管壳内。

根据本发明的具体实施方式，所述管壳的另一端则连接一个排气法兰，所述排气法兰上具有一个连接排气系统的抽真空泵机组的接口。

根据本发明的具体实施方式，所述管壳的两端通过密封圈与所述电极法兰、所述排气法兰进行连接。

根据本发明的具体实施方式，所述阳极、电极与所述电极法兰的连接是永久连接。

根据本发明的具体实施方式，所述阴极与电极之间的连接是非永久连接。

根据本发明的具体实施方式，所述阴极通过阴极引线固定在电极(19)上。

根据本发明的具体实施方式，所述阴极通过阴极引线与电极进行焊接，所述阴极和所述阳极之间的距离和平行度在所述焊接过程中得到调节。

本发明还提出一种多工位阴极发射测试系统，包括多个阴极发射测试装置，所述阴极发射测试装置包括前述的阴极发射测试装置。

根据本发明的具体实施方式，多工位阴极发射测试系还包括一个真空泵机组和多个阀门，所述多个阀门中的每一个分别连接各阴极发射测试装置和所述真空泵机组，以控制对任意一个或多个阴极发射测试装置进行抽真空。

(三)有益效果

本发明的阴极发射测试装置结构简单，可以非常容易而方便地控制阴极和阳极之间的距离和平行度，提高了微波真空电子器件中阴极发射测试的准确性和测试效率。

本发明的阴极发射测试装置可以用于阴极预处理，以解决微波真空电子器件的电子枪绝缘性能下降、漏电增加、栅发射增大、接触电位差改变等缺点。