专利名称：一种磁控注入式电子枪的热子结构的制作方法
技术领域：
本发明属于微波技术领域，它特别涉及高功率回旋管微波源的一种磁控注入式 电子枪的热子结构。
背景技术：
回旋管是一种新型相干微波辐射源器件，能工作在较高频率波段且具有较高的 功率容量和工作带宽；回旋管在材料处理、等离子体加热、电子对抗、雷达和通讯系统 等领域具有广泛的应用前景。随着回旋管工作频率的提高，回旋管器件的横向结构尺寸也越来越小；作为回 旋管关键部件的磁控注入式电子枪的结构尺寸也随着工作频率的增加而逐步变小。磁控 注入式电子枪结构的变小对电子枪内部的热子结构的性能和工艺加工都提出了更高的要 求。具体主要表现为三个方面首先，磁控注入式电子枪的小型热子需要提供足够的加 热功率；其次，小型热子在磁控注入式电子枪内部要保持足够的绝缘性；再次，磁控注 入式电子枪小型热子结构对高温定型模具的工艺加工的可操作性提出了更高要求。常规的磁控注入式电子枪的热子结构在高工作频率的回旋管中在上述三个方面 都遇到了相当大的困难。
发明内容
本发明提供了一种磁控注入式电子枪的热子结构，该热子结构相对于传统的磁 控注入式电子枪的热子结构，具有热子定型模具加工工艺简单、热子制作的操作简单方 便、热子加热效率高和热子不易短路等优点。为达到上述目的，本发明的技术解决方案是—种磁控注入式电子枪的热子结构，其热子是以螺旋筒状的钨丝或铼钨丝围成 圆环而成，其中，第一种是螺旋筒状的钨丝或铼钨丝制成两个半圆，每半圆的两端为 直条形引线，四直条形引线两两相对固接，围成圆环而成；第二种是螺旋筒状的钨丝 或铼钨丝围成圆环状，其两端为直条形引线，两直条形引线相对间有一间隙。所述的磁控注入式电子枪的热子结构，其所述钨丝或铼钨丝的直径、螺旋筒的 螺距，由磁控注入式电子枪的内部空间尺寸和热子的加热功率决定。所述的磁控注入式电子枪的热子结构，其所述第一种结构，为并联结构；第二 种结构，为串联结构。所述的磁控注入式电子枪的热子结构，其所述第一种结构或第二种结构的选 择，是根据热子供电电源和具体磁控注入式电子枪的实际需要来确定，如电源为低电 压、大电流的供电电源，则采用第一种并联结构；如电源为高电压、小电流的供电电 源，则采用第二种串联结构。本发明的热子结构适用于各类回旋管的磁控注入式电子枪，加工工艺简单、方 便，热子加热效率高，且热子不易短路。
图1是一种常规的磁控注入式电子枪的热子结构；其中图1A和图1B分别为 不同视角观察的热子结构示意图；图2是一种由两个半圆形螺旋状钨丝或铼钨丝对接而成的圆形螺旋状热子结 构；其中图2A和图2B分别为不同视角观察的热子结构示意图；图3是一种由一整根螺旋状钨丝或铼钨丝盘绕而成的圆形螺旋状热子结构；其 中图3A和图3B(分别为不同视角观察的热子结构示意图。
具体实施方案为了帮助更好地理解本发明，下面将参考附图举例描述本发明的具体实施方案。图1是一种常规的磁控注入式电子枪的热子结构，热子结构的外形为圆台型双 螺旋结构。图2A、图2B、图3A、图3B是本发明的一种磁控注入式电子枪的热子结构。将常规的圆台状双螺旋热子结构(图1所示)变成圆形螺旋状热子结构(图2A、 图2B、图3A、图3B所示)，这样可以增加热子绕丝(通常为钨丝或铼钨丝)的长度， 从而增大热子的电阻，达到提高热子加热功率的目的。此外，相对于常规的圆台状双螺 旋热子结构，圆形螺旋状热子结构占用的空间也比较小。在热子模具的加工要求方面， 为了完成热子的高温定型，热子的高温定型模具选择高温钼材料，高温钼为粉末压缩成 型的材料，因此不宜进行精细加工，尤其是小尺寸加工。常规的圆台状双螺旋热子的缠 绕成型需要斜面开双向螺旋沟槽的热子模具，将钨丝或铼钨丝压入螺旋沟槽内固定，最 后进行高温处理完成定型。随着热子结构越来越小，热子绕丝越来越细，斜面开双向螺 旋沟槽的热子模具加工越来越困难，而且热子绕丝在绕制过程越来越不容易操作。而圆 形螺旋状热子的定型模具加工难度小，而且热子制作也比较简单。热子的加工工艺分两步完成。首先，根据电子枪热子的加热功率要求以及磁控 注入式电子枪内部的空间尺寸，综合考虑确定出热子绕丝(钨丝或铼钨丝)的半径、圆形 螺旋状热子的半径、小螺旋的半径和单位长度上的螺旋匝数，选择合适直径(由小螺旋 半径决定)的钼杆；然后利用钼杆将钨丝或铼钨丝按照一定的螺距(由单位长度上的螺旋 匝数决定)缠绕在钼杆上；同时根据要具体采用何种圆形螺旋状热子结构(如图2A和图 2B所示)，确定出螺旋的钨丝或铼钨丝的长度，两端要预留出一定长度的直条形钨丝或 铼钨丝作为热子引线，并完成螺旋状钨丝或铼钨丝的第一次高温定型。其次，根据前面 确定出的热子绕丝的半径、螺旋状热子的半径、小螺旋的半径和选择得具体的圆形螺旋 状热子结构，加工、完成由高温钼材料制作的圆环形沟槽模具，该圆环形沟槽模具为螺 旋状钨丝或铼钨丝的二次高温定型模具；最后，将前面定制好的螺旋状钨丝或铼钨丝盘 入二次定型模具内并固定好，进行二次高温定型处理；最终完成整个螺旋状钨丝或铼钨 丝的定型(如图2A、图2B和图3A、图3B所示)。图2A、图2B中圆形螺旋状热子结构由两个半圆形螺旋状钨丝或铼钨丝对接而 成，也就是说两个半圆形螺旋状钨丝或铼钨丝为并联结构，这样可以使整个螺旋状热子的绕丝电阻减小一倍，而电流阈值提高一倍。图3A、图3B中螺旋状热子结构是由一整 根螺旋状钨丝或铼钨丝盘绕而成的；为了防止两端引线的电流短路，两端留有一定的间 隙。在相同的热子绕丝长度下，图2A、图2B结构的热子的电流阈值比图3A、图3B的 高一倍，而电阻值则为图3A、图3B的一半。图2A、图2B和图3A、图3B的热子结构 的选择要根据热子供电电源和具体磁控注入式电子枪的实际需要来确定。
如电源为低电压、大电流的供电电源，则采用第一种并联结构的圆形螺旋状热 子。如电源为高电压、小电流的供电电源，则采用第二种串联结构的圆形螺旋状热子。 此外当不用热子结构时，其热子引线方式亦不相同，则在设计电子枪结构时亦有所差 别。
权利要求
1.一种磁控注入式电子枪的热子结构，其特征在于，热子是以螺旋筒状的钨丝或铼 钨丝围成圆环而成，其中，第一种是螺旋筒状的钨丝或铼钨丝制成两个半圆，每半圆 的两端为直条形引线，四直条形引线两两相对固接，围成圆环而成；第二种是螺旋筒 状的钨丝或铼钨丝围成圆环状，其两端为直条形引线，两直条形引线相对间有一间隙。
2.如权利要求1所述的磁控注入式电子枪的热子结构，其特征在于，所述钨丝或铼 钨丝的直径、螺旋筒的螺距，由磁控注入式电子枪的内部空间尺寸和热子的加热功率决 定。
3.如权利要求1所述的磁控注入式电子枪的热子结构，其特征在于，所述第一种结 构，为并联结构；第二种结构，为串联结构。
4.如权利要求1或3所述的磁控注入式电子枪的热子结构，其特征在于，所述第一 种结构或第二种结构的选择，是根据热子供电电源和具体磁控注入式电子枪的实际需要 来确定，如电源为低电压、大电流的供电电源，则采用第一种并联结构；如电源为高电 压、小电流的供电电源，则采用第二种串联结构。
全文摘要
本发明公开了一种磁控注入式电子枪的热子结构，涉及微波技术，其热子是以螺旋筒状的钨丝或铼钨丝围成圆环而成，其中，第一种是螺旋筒状的钨丝或铼钨丝制成两个半圆，每半圆的两端为直条形引线，四直条形引线两两相对固接，围成圆环而成；第二种是螺旋筒状的钨丝或铼钨丝围成圆环状，其两端为直条形引线，两直条形引线相对间有一间隙。本发明的热子结构适用于各类回旋管的磁控注入式电子枪，加工工艺简单、方便，热子加热效率高，且热子不易短路。
文档编号H01J23/06GK102024650SQ20091009388
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月23日 优先权日2009年9月23日
发明者刘濮鲲, 孟鸣凤, 张世昌, 徐寿喜, 粟亦农, 耿志辉, 薛谦忠, 韩冰, 顾伟 申请人:中国科学院电子学研究所