[发明专利]一种阴极热子组件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种阴极热子组件，所述阴极热子组件包括以钨粉为原料，采用选择性激光熔融技术一体化成型的多孔发射体、覆盖所述多孔发射体的致密层、位于所述致密层上方的热子发热体以及位于所述热子发热体上方的热子电位引出结构。该阴极热子组件具有一体化的稳定结构，易于制备获得。本发明还公开了该阴极热子组件的制作方法。

技术领域

本发明涉及微波真空电子器件领域。更具体地，涉及一种阴极热子组件及其制作方法。

背景技术

阴极是电真空器件的电子源，是器件的核心部件。热阴极是电真空器件中应用最广的一类阴极，它靠热能使阴极内的电子逸出表面，产生电子发射。由不同的加热方式可将热阴极分为直热式和间热式两类，间热式阴极的应用更广泛、发展门类更多。

间热式阴极需要热子加热阴极发射体，即将电子发射和通电加热的工作分别由独立的阴极发射体和热子部件来完成，从而使提高电子发射能力和增强热子的可靠性变为两个独立的重大课题，极大拓展了两者的发展潜力。热子需要紧贴阴极发射体，以保证高效传热。两者虽然功能不同但在结构上不能相隔太远，而应组合成一个整体，即阴极热子组件。

阴极热子组件的基本组成部分为发射体、支持筒和热子。发射体一般由钨粉压制烧结成的多孔发射体与其内部的活性物质组成；支持筒是整体结构的支撑，同时起着隔离发射体和热子的作用，一般由金属钼车削加工而成，两者的连接通过高温钎焊完成。钎焊工艺难度较大：焊料在高温下熔化，必须均匀地铺展在钨多孔发射体底面，在保证将全部底面微孔密封的同时，尽可能少地浸入钨多孔发射体；还要求熔融的焊料流入钨多孔发射体与支持筒缝隙，冷却固化后将两者紧密相连。因此，要做出合格品，要求熔融的焊料必须具备良好的流散性，并且与钼和钨多孔发射体表面的润湿性好；焊料的装填量、钎焊温度和保温时间必须精准控制，否则将产生废品。

热子由难熔金属钨、钼、铼或其合金的丝料绕制而成，通电产生高温，加热阴极发射体。为了在有限的空间内尽可能增加热丝长度使热子具备较高电阻，通常需要绕制多级螺旋，即将初级螺旋丝视作直丝进一步绕制次级螺旋。制备过程中要多次拆装模具并进炉高烧定型，模具的拆装和尾丝的修整靠手工完成，生产效率低、一致性不高。

热子与阴极钼筒的封装连接由绝缘材料完成，而绝缘材料的引入还要分两个阶段：首先要在热丝的表面涂覆绝缘涂层，目的是避免热丝与钼筒发生不可控的多点接触，造成热丝通电短路。随后才能将热丝放入钼筒中并加注绝缘浆料烘干烧结，使两者的孔隙全部被绝缘材料填满。然而制备绝缘涂层的工艺很复杂，包括球磨混料、浆料涂覆和烘干烧结一系列处理。要求涂层无表面缺陷、厚度均匀、具有良好的机械强度并且与热丝牢固结合，否则整个热丝报废。此外，涂层烧结温度较高，容易造成热丝再结晶脆断。

因此，需要提供一种新的阴极热子组件，以降低其工艺实施难度。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种阴极热子组件，该阴极热子组件具有一体化的稳定的结构，工艺实施难度低，克服了现有的间热式阴极各部分组装困难从而造成的产品一致性差，以及产品生产效率低的问题。

本发明的第二个目的在于提供一种阴极热子组件的制作方法，该方法简单，易于实施。

为达到上述第一个目的，本发明提供一种阴极热子组件，所述阴极热子组件包括以钨粉为原料，采用选择性激光熔融技术一体化成型的多孔发射体、覆盖所述多孔发射体的致密层、位于所述致密层上方的热子发热体以及位于所述热子发热体上方的热子电位引出结构。

优选地，所述多孔发射体的密度为纯钨理论密度的70-80％。

优选地，所述多孔发射体的形成方式为：控制多孔发射体的堆积密度和/或直接在形成的结构上构造微孔阵列。

优选地，所述多孔发射体内浸渍有电子发射所需的活性物质。

优选地，所述致密层的密度大于纯钨理论密度的90％。