专利名称：一种用于毫米行波管慢波散热的极靴及其制造方法
技术领域：
本发明涉及行波管制造领域，具体为一种用于毫米行波管慢波散热的极靴及其制
造方法。
背景技术：
行波管是一种通过微波信号与高能电子注相互作用来使信号得以放大的微波有 源器件。为使信号与电子注发生互作用，必须要有高频慢波系统和磁聚焦系统。高频慢波系 统能保证高频信号的顺利通过并与电子注发生互作用，磁聚焦系统套在慢波系统的外面保 证电子注不发散的通过慢波区域。磁聚焦系统是由磁钢13和极靴14(极靴的材料为DT8， 该材料在磁性材料中磁能级最大)组成的，中间为电子通道15，如图1所示。
实际的行波管制造中电子注的通过率很难做到百分之百，总有或多或少的电子脱 离束缚轰击在慢波系统上，这些电子将在慢波上转化成热量。在管子的工作中，随着工作比 的加大，慢波上的热量将越聚越多，如果不及时将热量导出，将导致慢波系统烧毁，从而导 致整个管子报废。随着现代军事的发展，大功率毫米波栅控行波管的应用越来越广，而栅控 行波管本身比其它控制方式行波管的通过率要差的多，加上毫米波行波管的电子注通道又 细又长，电子的截获会显著增加，慢波的热量也会显著增加。因此慢波系统的散热问题必须 得以解决。 传统的慢波散热的方法是通过与慢波直接接触的极靴(导磁材料)将慢波上的热 量传导出来。但是对于大功率栅控毫米波行波管，极靴的热导率受到挑战，其导热的速率已 经跟不上慢波系统发热的速率，长时间的工作势必导致行波管被烧毁。因此如何提高极靴 的热导率将是解决行波管慢波散热问题的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于毫米行波管慢波散热的极靴及其制造方法，以解决
传统技术中的极靴热导率无法满足行波管慢波散热的问题。 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为 —种用于毫米行波管慢波散热的极靴，包括有两侧的DT8磁性材料制成的极靴 壁，其特征在于所述极靴壁之间夹有无氧铜材料的导热层，所述无氧铜的质量占极靴总质 量的比例不超过10%，所述导热层与极靴壁通过扩散焊连接为一体。 —种极靴的制造方法，其特征在于制造好极靴的极靴壁和导热层，并将极靴壁和 导热层清洗干净、镀铜；将占总质量10%的无氧铜材料制成的导热层夹在两层DT8磁性材 料制成的极靴壁之间，并一起装入扩散焊工装中；再将扩散焊工装置于气压机上，调节气压 机的压力至0. 5Mpa，并通过扩散焊工装压紧所述极靴壁和导热层；将气压机的压力取消， 最后将所述扩散焊工装放入真空炉内，调节真空炉的温度至950°C，通过扩散焊将两侧的极 靴壁和中间的导热层焊接为一体。
所述的极靴的制造方法，其特征在于所述扩散焊工装结构为包括有钼压块和钼底座，有两个相互平行的钼杆分别穿过钼压块与钼底座的两端将钼压块和钼底座连接为 一体，钼杆穿出钼压块和钼底座的两个端头分别螺合有钼螺帽，所述钼底座底部设置有垫 块，钼底座与钼压块相对的顶部设置有钼垫块，钼底座中开有贯穿钼底座的对中孔，所述垫 块上连接有对中杆，所述对中杆穿过所述对中孔、钼垫块并伸入至钼底座与钼压块之间，在 对中杆上套有多个云母片，与所述钼压块最接近的云母片和钼压块之间设置有内压块，所 述内压块两侧分别抵压在所述钼压块和所述云母片上；所述极靴置于两个云母片之间，通 过旋紧钼螺母，钼压块抵压内压块，进而抵压云母片，使极靴壁和极靴壁之间的导热层紧密<formula>formula see original document page 4</formula> 所述的极靴的制造方法，其特征在于所述钼压块有两个，分别抵压在内压块上， 在钼压块顶部设置有平衡块，所述平衡块架设于两个钼压块上。 本发明基于以下理解在无法改变极靴材料导热率低的情况下要解决上述问题， 尝试在不影响极靴磁场的情况下，在极靴间加入导热率高的材料，将它们结合起来，从而提 高整个极靴的导热能力。如果采用该方法，有三个问题需要考虑。 1、由于在极靴之间加入了其它非磁性的热导率高的材料，因此会对极靴中的磁场 造成一定的影响。非磁性材料控制在什么范围内，才能基本不影响极靴磁场的分布？经试 验和测试所得结果，非磁性材料的质量比控制在百分之十的范围内基本不影响极靴磁场的 分布。 2、材料的选择问题。无氧铜材料具有优良的导热性，其热导率高达O. 943卡/cm2/ cm/s广C。而极靴材料的热导率仅为O. 163卡/cm7cm/s广C。如果在极靴材料中加入百分 之十的无氧铜材料，经计算极靴的导热能力将提高三倍以上。 3、结合方式的选择，极靴与非磁性材料间不同的结合方式，对极靴导热能力的影 响也不尽相同。实际操作中选择两片极靴材料中间夹一片无氧铜材料的方法，扩散焊接可 以使两种材料无间隔的紧密结合在一起，是极靴与热导率高的材料最佳的结合方式。图2 所示。 导热原理 如图3所示。电子脱离磁场的束缚轰击在慢波系统上产生热量，慢波系统的温度
将不断升高。慢波上的热量将沿极靴的a、b、c三个路线向外传导。由于a、c号路线的导
热速度较慢，热量在中途会逐步向导热速度更快的b号路线传导，从而大大加快了导热的
速度。最终热量通过焊接在极靴外的无氧铜材料传入管子的外部包装件。 本发明提供的用于毫米行波管慢波散热的极靴结构简单，其制造方法易于实现，
能够有效地解决传统技术中行波管慢波散热问题。通过在极靴壁中间加入无氧铜材料的导
热层以后，极靴的导热能力提高了三倍以上，完全能够满足行波管慢波散热的要求，大大提
高了行波管的使用寿命和工作精度。
图1行波管磁聚焦系统结构示意图。
图2本发明极靴结构示意图。
图3极靴导热原理示意图。
图4扩散焊工装结构示意图。
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图5本发明制造工序流程图。
具体实施例方式
如图2所示， 一种用于毫米行波管慢波散热的极靴，包括有两侧的DT8磁性材料制 成的极靴壁ll，极靴壁11之间夹有无氧铜材料的导热层12，无氧铜的质量占极靴总质量的 比例不超过10%，导热层12与极靴壁11通过扩散焊连接为一体。 如图4所示，将钼底座1、垫块9、钼杆3按顺序放好，将对中杆8插入对中孔中； 将云母片10、钼垫块5、极靴壁11、导热层12按图中所示以此叠放好，其中云母片10是防 止扩散焊后零件粘结在一块无法分开；压上内压块6，并将钼压块2套在钼杆3上；将钼螺 帽4旋到钼杆3上，并将平衡块7压在钼压块2上；将整个工装搬至气压机上，调整压力为 0. 5MPa，并压在平衡块7上，调整钼螺帽4，并拧紧，将压力取消；将垫块9及对中杆8撤走， 将工装放入真空炉内950度扩散焊。 如图5所示，制造好极靴的极靴壁和导热层，并将极靴壁和导热层清洗干净、镀 膜，在扩散焊前零件应进行镀铜处理，否则扩散焊效果将变差；将极靴壁和导热层叠放在一 起装入扩散焊工装中；再将扩散焊工装置于气压机上，调节气压机的压力至O. 5Mpa，并通 过扩散焊工装压紧极靴壁和导热层；将气压机的压力取消，最后将所述扩散焊工装放入真 空炉内，调节真空炉的温度至95(TC，通过扩散焊将两侧的极靴壁和中间的导热层焊接为 一体，扩散焊必须在真空炉内进行，氢气炉内会使无氧铜片产生氢中毒而开裂，影响散热效 果；将拆卸制造好的极靴从扩散焊工装拆下后待用。
权利要求
一种用于毫米行波管慢波散热的极靴，包括有两侧的DT8磁性材料制成的极靴壁，其特征在于所述极靴壁之间夹有无氧铜材料的导热层，所述无氧铜的质量占极靴总质量的比例不超过10％，所述导热层与极靴壁通过扩散焊连接为一体。
2. —种如权利要求1所述的极靴的制造方法，其特征在于制造好极靴的极靴壁和导 热层，并将极靴壁和导热层清洗干净、镀铜；将占总质量10%的无氧铜材料制成的导热层 夹在两层DT8磁性材料制成的极靴壁之间，并一起装入扩散焊工装中；再将扩散焊工装置 于气压机上，调节气压机的压力至O. 5Mpa，并通过扩散焊工装压紧所述极靴壁和导热层； 将气压机的压力取消，最后将所述扩散焊工装放入真空炉内，调节真空炉的温度至95(TC， 通过扩散焊将两侧的极靴壁和中间的导热层焊接为一体。
3. 根据权利要求2所述的极靴的制造方法，其特征在于所述扩散焊工装结构为包括有钼压块和钼底座，有两个相互平行的钼杆分别穿过钼压块与钼底座的两端将钼压块和 钼底座连接为一体，钼杆穿出钼压块和钼底座的两个端头分别螺合有钼螺帽，所述钼底座 底部设置有垫块，钼底座与钼压块相对的顶部设置有钼垫块，钼底座中开有贯穿钼底座的 对中孔，所述垫块上连接有对中杆，所述对中杆穿过所述对中孔、钼垫块并伸入至钼底座与 钼压块之间，在对中杆上套有多个云母片，与所述钼压块最接近的云母片和钼压块之间设置有内压块，所述内压块两侧分别抵压在所述钼压块和所述云母片上；所述极靴壁和极靴 壁之间的导热层置于两个云母片之间，通过旋紧钼螺母，钼压块抵压内压块，进而抵压云母 片，使极靴壁和极靴壁之间的导热层紧密结合。
4. 根据权利要求3所述的极靴的制造方法，其特征在于所述钼压块有两个，分别抵压 在内压块上，在钼压块顶部设置有平衡块，所述平衡块架设于两个钼压块上。
全文摘要
本发明公开了一种用于毫米行波管慢波散热的极靴，极靴包括有两侧的DT8磁性材料制成的极靴壁，极靴壁之间夹有无氧铜材料的导热层，无氧铜的质量占极靴总质量的比例不超过10％。本发明采用扩散焊工装，将极靴壁和导热层放置于真空炉中通过扩散焊焊接为一体。本发明提供的用于毫米行波管慢波散热的极靴结构简单，其制造方法易于实现，能够有效地解决传统技术中行波管慢波散热问题。通过在极靴壁中间加入无氧铜材料的导热层以后，极靴的导热能力提高了三倍以上，完全能够满足行波管慢波散热的要求，大大提高了行波管的使用寿命和工作精度。
文档编号H01J23/24GK101789351SQ20101012156
公开日2010年7月28日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者侯信磊, 卞磊, 卢希跃, 吴华夏, 方卫 申请人:安徽华东光电技术研究所