一种新型阴极钼筒结构及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种新型阴极钼筒结构及其制造方法，属于电真空器件中阴极制造技术领域。钼筒本体的顶部开设有一台阶孔，钼筒本体的底部开设有一底孔，底孔内开设有等间距排列的圆台孔；本发明专利技术实现将钨基体焊接到台阶孔上，将热子及绝缘粉料烧结到等间距排列的圆台孔中，使得热子组件和阴极发射基体成为一个整体结构，热子组件和阴极发射基体距离仅为0.1mm‑0.2mm，大大提高热子组件的热利用率，降低热子组件和阴极基体间的温差，延长热子寿命，同时可使得阴极达到快速热启动；用于烧结热子的等间距排列的圆台孔设计成倒锯齿状，绝缘粉烧结熔化后能牢固的附着在圆台孔侧壁上，极大地避免发生热子绝缘层脱落现象，进而大大提高了阴极组件的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型阴极钼筒结构及其制造方法，属于电真空器件中阴极制造

技术介绍
现代大功率微波器件中钡钨阴极被广泛地应用，用作电子源发射电子，是微波器件的“心脏”。钡钨阴极结构大多数采用的是间热式阴极，通常的制备方法是先将钨粉压制到钼筒中形成基体，然后在高温状态下向基体中浸渍铝酸钡盐，之后通过机械加工方法车削发射面，再之后通过溅射镀膜方法对阴极发射面进行刻蚀镀膜，最后在钼筒中安装热子组件及组装焊接辅助热屏后即完成制作。这种间热式阴极结构由于热子组件和阴极没有形成一体结构，存在热子组件热量利用低下，热子组件和阴极之间的温度差偏大，达到200℃～300℃之多，因此引起热子热量的浪费，降低热效率，同时又增加了热子烧毁的风险，阴极可靠性变差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种新型阴极钼筒结构及其制造方法，该结构通过技术改进，可将钨基体焊接到钼筒本体上，同时将热子及绝缘粉料烧结到阴极钼筒中，使得热子组件和阴极发射基体成为一个整体结构，这样可以大大提高热子组件的热利用率，降低热子组件和阴极基体间的温差，延长热子寿命，同时可使得阴极达到快速热启动。为达到上述目的，本专利技术提供一种新型阴极钼筒结构，包括钼筒本体；所述钼筒本体为圆柱体，所述钼筒本体的直径为D1，所述钼筒本体的高为H1；在所述钼筒本体的顶部外侧壁上以所述钼筒本体的轴线为轴心沿圆周方向开设有一环形槽，所述环形槽的内直径为D3，D3＜D1，所述环形槽内开设有一台阶孔，所述台阶孔的内直径为D4，D4＜D3，所述台阶孔的深度为h2；在所述钼筒本体的底壁上以所述钼筒本体的轴线为轴心开设有一底孔，所述底孔为圆柱体，所述底孔的直径为D2，D2＜D1，所述底孔高度为h1，H1＞h1+h2；在所述底孔的上部沿所述底孔侧壁所在方向开设有N个等间距排列的圆台孔，N＞1，所述圆台孔的高度为h4，所述圆台孔的上底面直径为D6，D6＜D1，所述圆台孔的下底面直径为D5，D6＜D5＜D1，所述圆台孔的侧壁与底壁夹角为A，N×h4＜h1；所述钨基体设置在所述台阶孔内，所述热子设置在所述圆台孔内，所述绝缘层设置在所述热子与所述圆台孔之间。优先地，H1-h1-h2的范围为0.1mm-0.2mm。优先地，D1=4.2-0.02mm，D2=3.8mm，D3=3.5-0.05mm，D4=3+0.02mm，H1=5mm，h1=4.4mm，h2=0.4mm，h4=0.4mm，N=9。优先地，A范围为7°-10°，D6=D2=3.8mm。优先地，所述钼筒本体的材质为钼。基于一种新型阴极钼筒结构的一种新型阴极钼筒结构制造方法，包括以下步骤：步骤一：将钼棒原材料放入真空的氢气炉中进行退火处理，退火温度950℃～1000℃，保温20min～30min；步骤二：将经步骤一处理后的钼棒进行车削加工，先车削钼棒的上端面和下端面，使钼棒的长度为H1；车削钼棒的外侧壁，使钼棒的外形为圆柱体，所述钼棒直径为D1-0.02；然后在钼棒的顶部车削所述环形槽和所述台阶孔，所述环形槽的内直径为D3-0.05，所述台阶孔的直径为D4+0.02，所述环形槽和所述台阶孔的深度均为h2；在钼棒的底面上车削所述底孔，所述底孔为圆柱体，所述底孔的直径为D2，所述底孔的高度为h1；在所述底孔的上部沿所述底孔侧壁所在方向车削N个所述圆台孔，所述圆台孔的上底面直径为D6，所述圆台孔的下底面直径为D5，圆台孔的侧壁倾斜角度为A，每个圆台孔的高度为h4；步骤三：将经步骤二处理后的钼棒去油清洗；步骤四：将经步骤三处理后的钼棒在氢气环境中净化处理，保温900℃，保温3min；步骤五：将钨基体焊接在所述台阶孔处；将热子放置在所述圆台孔内，热子的长度等于N×h4，N个所述圆台孔的侧壁上均设置有绝缘粉，然后将热子和绝缘粉烧结，绝缘粉烧结熔化后紧紧的附着在圆台孔侧壁上形成绝缘层，热子、绝缘层与钼棒之间相互固定连接形成一个整体结构。本专利技术所达到的有益效果：（1）本专利技术可实现将钨基体焊接到钼筒本体上，同时将热子及绝缘粉料烧结到阴极钼筒的圆台孔中，使得热子组件和阴极发射钨基体成为一个整体结构，进而大大提高热子组件的热利用率，降低了热子组件和阴极基体间的温差，延长热子的使用寿命；同时使得阴极达到快速热启动，极大地减短预热时间，提高了工作效率。（2）等间距排列的用于烧结热子的钼筒本体内部的圆台孔侧壁形成倒锯齿状台阶状，绝缘粉烧结熔化后能牢固的附着在圆台孔侧壁上，极大地避免了发生热子绝缘层脱落现象。（3）真空烧结温度比气体保护烧结的温度要低一些，有利于降低能源消耗，节省成本。（4）将钼棒退火处理有以下优点：①改善或消除钼棒在铸造、焊接过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力，防止钼棒变形、开裂；②增加钼棒的延展性和韧性，软化钼棒以便进行切削加工；③细化晶粒，改善组织以提高钼棒的机械性能；④为最终热处理（淬火、回火）作好组织准备。（5）烧结过程使得绝缘层的显微结构中的晶粒尺寸、气孔尺寸及晶界形状和分布发生变化，进而提高绝缘层的性能。附图说明图1是本专利技术的结构图。图2是本专利技术中锯齿孔放大后的结构图。附图中标记含义，S01-台阶孔；S02-底孔；S03-圆台孔。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。一种新型阴极钼筒结构，包括钼筒本体；钼筒本体为圆柱体，钼筒本体的直径为D1，钼筒本体的高为H1；在钼筒本体的顶部外侧壁上以钼筒本体的轴线为轴心沿圆周方向开设有一环形槽，环形槽的内直径为D3，D3＜D1，环形槽内开设有一台阶孔S01，台阶孔S01的内直径为D4，D4＜D3，台阶孔S01的深度为h2，用于焊接阴极钨基体用；所述钨基体设置在所述台阶孔内，所述热子设置在所述圆台孔内，所述绝缘层设置在所述热子与所述圆台孔之间在钼筒本体的底壁上以钼筒本体的轴线为轴心开设有一底孔S02，底孔S02为圆柱体，底孔S02的直径为D2，D2＜D1，底孔S02高度为h1，H1＞h1+h2，用于装配热子和填充绝缘粉用；在底孔S02的上部沿底孔S02侧壁所在方向开设有N个等间距排列的圆台孔S03，N＞1，圆台孔S03的高度为h4，圆台孔S03的上底面直径为D6，D6＜D1，圆台孔S03的下底面直径为D5，D6＜D5＜D1，圆台孔S03的侧壁与底壁夹角为A，N×h4＜h1，N个等间距排列的圆台孔S03的侧壁排列成锯齿形状，使得绝缘粉烧结熔化后形成的绝缘层紧紧的附着住圆台孔S03侧壁，避免绝缘层脱落。H1-h1-h2的范围为0.1mm-0.2mm，保证了热子组件能够快速的将热量传导给钨基体。D1=4.2-0.02mm，D2=3.8mm，D3=3.5-0.05mm，D4=3+0.02mm，H1=5mm，h1=4.4mm，h2=0.4mm，h4=0.4mm，N=9。A范围为7°-10°，D6=D2=3.8mm。钼筒本体的材质为钼。基于一种新型阴极钼筒结构的一种新型阴极钼筒结构制造方法，包括以下步骤：步骤一：将钼棒原材料放入真空的氢气炉中进行退火处理，退火温度950℃～1000℃，保温20min～30min；步骤二：将经步骤一处理后的钼棒进行车削加工，先车削钼棒的上端面和下端面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型阴极钼筒结构，其特征在于，包括钼筒本体、钨基体、热子和绝缘层；所述钼筒本体为圆柱体，所述钼筒本体的直径为D1，所述钼筒本体的高为H1；在所述钼筒本体的顶部外侧壁上以所述钼筒本体的轴线为轴心沿圆周方向开设有一环形槽，所述环形槽的内直径为D3，D3＜D1，所述环形槽内开设有一台阶孔，所述台阶孔的内直径为D4，D4＜D3，所述台阶孔的深度为h2；在所述钼筒本体的底壁上以所述钼筒本体的轴线为轴心开设有一底孔，所述底孔为圆柱体，所述底孔的直径为D2，D2＜D1，所述底孔高度为h1，H1＞h1+h2；在所述底孔的上部沿所述底孔侧壁所在方向开设有N个等间距排列的圆台孔，N＞1，所述圆台孔的高度为h4，所述圆台孔的上底面直径为D6，D6＜D1，所述圆台孔的下底面直径为D5，D6＜D5＜D1，所述圆台孔的侧壁与底壁夹角为A，N×h4＜h1；所述钨基体设置在所述台阶孔内，所述热子设置在所述圆台孔内，所述绝缘层设置在所述热子与所述圆台孔之间。

【技术特征摘要】
1.一种新型阴极钼筒结构，其特征在于，包括钼筒本体、钨基体、热子和绝缘层；所述钼筒本体为圆柱体，所述钼筒本体的直径为D1，所述钼筒本体的高为H1；在所述钼筒本体的顶部外侧壁上以所述钼筒本体的轴线为轴心沿圆周方向开设有一环形槽，所述环形槽的内直径为D3，D3＜D1，所述环形槽内开设有一台阶孔，所述台阶孔的内直径为D4，D4＜D3，所述台阶孔的深度为h2；在所述钼筒本体的底壁上以所述钼筒本体的轴线为轴心开设有一底孔，所述底孔为圆柱体，所述底孔的直径为D2，D2＜D1，所述底孔高度为h1，H1＞h1+h2；在所述底孔的上部沿所述底孔侧壁所在方向开设有N个等间距排列的圆台孔，N＞1，所述圆台孔的高度为h4，所述圆台孔的上底面直径为D6，D6＜D1，所述圆台孔的下底面直径为D5，D6＜D5＜D1，所述圆台孔的侧壁与底壁夹角为A，N×h4＜h1；所述钨基体设置在所述台阶孔内，所述热子设置在所述圆台孔内，所述绝缘层设置在所述热子与所述圆台孔之间。2.根据权利要求1所述的一种新型阴极钼筒结构，其特征在于，H1-h1-h2的范围为0.1mm-0.2mm。3.根据权利要求1所述的一种新型阴极钼筒结构，其特征在于，D1=4.2-0.02mm，D2=3.8mm，D3=3.5-0.05mm，D4=3+0.02mm，H1=5mm，h1=4.4mm，h2=0.4mm，h4=0.4mm，N=9。4.根据权利要求1和3任一所述的一种新型阴极钼筒结构，其特征在于，A范围为7°-10°，D6...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鹏康，孟昭红，周秋君，朱刚，贺兆昌，
申请(专利权)人：安徽华东光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34