用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构及其制备方法

1.本发明涉及微波电真空器件领域，具体涉及一种用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构及其制备方法。


背景技术：

2.空间行波管为宇航用真空微波核心器件，起微波功率放大作用，需要具有可靠性高、长寿命等优点。空间行波管为真空器件，需要在超高真空状态才能稳定工作和保证长寿命。残余气体直接影响空间行波管的使用寿命。一般对残余气体的分析是通过真空排气台和四极质谱仪分析空间行波管通过真空烘排后的气体。但空间行波管在老炼、调试、环境试验后，以及在电子束轰击出气后还会有残余气体，这部分的残余气体的比例无法分析。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本发明通过提供一种用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构及其制备方法，分析空间行波管在老炼、调试、环境试验后等条件下存在的残余气体的成分比例。
4.为实现上述目的，本发明的一个方面提供了一种用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构，包括：三通接口，所述三通接口包括第一接口；弯管，所述弯管包括弯管第一端和弯管第二端，所述弯管第一端与所述第一接口相接；尖锥，所述尖锥在所述弯管内，并靠近所述弯管第二端；磁铁，可滑动地设置在所述弯管外侧，并位于所述尖锥上方；排气管，所述排气管包括排气管第一端，所述排气管第一端与所述弯管第二端位于同一水平面；可打开结构，套设于所述弯管第二端和所述排气管第一端的外侧；真空隔膜，设置在所述排气管第一端、所述可打开结构和所述弯管第二端围成的空间内。
5.根据本发明的实施例，其中，所述弯管在靠近所述弯管第一端处弯折。
6.根据本发明的实施例，其中，所述尖锥的材料包括具有导磁性的材料。
7.根据本发明的实施例，其中，所述尖锥的直径与所述弯管内径的差值范围包括1mm～2mm。
8.根据本发明的实施例，其中，所述排气管、所述可打开结构与所述弯管的材料均相同。
9.根据本发明的实施例，其中，所述真空隔膜的厚度范围包括0.2～0.5mm。
10.本发明的另一个方面提供了一种用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构的制备方法，包括：提供三通接口，所述三通接口包括第一接口；制备弯管，所述弯管包括弯管第一端和弯管第二端；在靠近所述弯管第二端处放入尖锥；制备排气管，所述排气管包括排气管第一端；在可打开结构上制备真空隔膜；将所述弯管第二端和所述排气管第一端分别与所述可打开结构进行焊接；将焊接有所述可打开结构和所述排气管的所述弯管与所述第一接口进行焊接。
11.根据本发明的实施例，其中，所述制备弯管包括：在靠近所述弯管第一端处通过弯
曲或夹扁的方式进行弯折。
12.根据本发明的实施例，其中，所述排气管还包括排气管第二端，对所述排气管第二端进行冷焊密封。
13.根据本发明的实施例，其中，还包括，在所述弯管的外侧，位于所述尖锥的上方放置可滑动的磁铁。
14.根据本发明上述实施例提供的用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构及其制备方法，通过在空间行波管上增加可打开结构，空间行波管在完成老炼等工序后，将空间行波管连接到四级质谱仪上，通过磁铁带动尖锥打开真空隔膜，使得残余气体进入四级质谱仪，将经过老炼等工序后产生的残余气体的比例分析出来，为提高空间行波管的真空度提供了一种有效的评价方法。
附图说明
15.图1示意性示出了根据本发明实施例的用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构示意图；
16.图2示意性示出了根据本发明实施例的用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构的制备方法流程图；
17.图3示意性示出了根据本发明实施例的用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构的应用方法流程图；
18.图4示意性示出了根据本发明实施例的用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构的应用场景图。
19.【附图标记说明】：
20.1：三通接口；
21.11：第一接口；
22.12：第二接口；
23.13：第三接口；
24.2：弯管；
25.21：弯管第一端；
26.22：弯管第二端；
27.3：尖锥；
28.4：磁铁；
29.5：排气管；
30.51：排气管第一端；
31.52：排气管第二端；
32.6：可打开结构；
33.7：隔膜；
34.8：第二次真空烘排接口；
35.9：第二次真空烘排区域。
具体实施方式
36.以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
37.在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
38.在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
39.在使用类似于“a、b和c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b和c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。
40.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
41.本发明的实施例提供的一种可以用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构及其制备方法，首先在空间行波管的制备过程中将尖锥放入弯管中，将排气管、弯管分别与可打开结构进行焊接，将焊接后的弯管再与三通接口进行焊接，完成空间行波管的制备。随后，空间行波管经过第一次真空烘排、封离后老炼等工序，利用割管器将已冷焊密封的排气管的一端割开，焊接第二次真空烘排接口并连接排气台，对排气管内进行第二次真空烘排，烘排结束后，采用可滑动的磁铁带动尖锥刺破真空隔膜，打开空间行波管管内真空，再通过四级质谱分析，完成空间行波管老炼等工序后的残余气体分析。
42.图1示意性示出了根据本发明实施例的用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构示意图。
43.如图1所示，用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构，包括：三通接口1，三通接口1包括第一接口11；弯管2，弯管2包括弯管第一端21和弯管第二端22，弯管第一端21与第一接口11相接；尖锥3，尖锥3在弯管2内，并靠近弯管第二端22；磁铁4，可滑动地设置在弯管2外侧，并位于尖锥3上方；排气管5，排气管包括排气管第一端51，排气管第一端51与弯管第二端22位于同一水平面；可打开结构6，套设于弯管第二端22和排气管第一端51的外侧；真空隔膜7，设置在排气管第一端51、可打开结构6和弯管第二端22围成的空间内。
44.根据本发明实施例提供的结构，空间行波管在完成老炼等工序后，将空间行波管连接到四级质谱仪上，通过磁铁带动尖锥打开真空隔膜，使得残余气体进入四级质谱仪，将经过老炼等工序后产生的残余气体的比例分析出来；该结构简单、可实现性好，不会影响空间行波管的老炼等工序。
45.根据本发明的实施例，三通接口1还包括第二接口12和第三接口13。第二接口12用于连接第一次真空烘排接口；第三接口13用于连接空间行波管。
46.根据本发明的实施例，弯管2在靠近弯管第一端21处弯折，弯折角度可以是90
°
。但具体的弯折位置可以根据实际需要进行调整，本发明不以在靠近弯管第一端21处弯折为限制。采用弯折的方式可以防止尖锥3进入空间行波管等其他区域。
47.根据本发明的实施例，尖锥3的材料可以是具有导磁性的高硬度的材料，例如工具钢等。具有导磁性可以使得通过磁铁4控制尖锥3的移动，具有高硬度可以使得尖锥3刺破真空隔膜7。通过采用磁铁4控制尖锥3的方式，还可以防止尖锥3提前破坏真空隔膜7或其他位置。
48.根据本发明的实施例，尖锥3的直径与弯管2内径的差值范围包括1mm～2mm。具体地，例如弯管2的外径可以为8mm，弯管2的内径可以为6mm，尖锥3的直径可以是4mm或5mm。其中，弯管2的尺寸仅为解释说明与尖锥3的尺寸的差值，并不对弯管2的尺寸作限制。
49.根据本发明的实施例，弯管2、排气管5以及可打开结构6的材料相同，都可以是硬度软的材料，例如可以包括但不限于无氧铜或者镍等。
50.根据本发明的实施例，真空隔膜7的厚度范围可以包括0.2～0.5mm。真空隔膜过厚，不易被尖锥刺破，真空隔膜过薄，隔离真空的效果不佳，所以真空隔膜的厚度不宜过薄或过厚。当真空隔膜7被尖锥3刺破时，空间行波管的残余气体通过弯管2到达排气管5进行分析，便于分析空间行波管经过老炼等工序后的存在的残余气体。
51.图2示意性示出了根据本发明实施例的用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构的制备方法流程图。
52.如图2所示，该方法包括步骤s201～s207。
53.在步骤s201中，提供三通接口，三通接口包括第一接口。
54.根据本发明的实施例，三通接口还包括第二接口和第三接口。第二接口用于连接第一次真空烘排接口，第三接口用于连接空间行波管。
55.在步骤s202中，制备弯管，弯管包括弯管第一端和弯管第二端。
56.根据本发明的实施例，在靠近弯管第一端处通过弯曲或夹扁的方式进行弯折，通过弯折可以阻挡尖锥进入空间行波管等其他区域。
57.在步骤s203中，在靠近弯管第二端处放入尖锥。
58.根据本发明的实施例，还可以在弯管的外侧，位于尖锥的上方放置可滑动的磁铁。可滑动磁铁带动尖锥刺破真空隔膜，便于分析空间行波管经过老炼等工序后的存在的残余气体；磁铁还可以固定尖锥，防止提前破坏真空隔膜或其他位置。
59.在步骤s204中，制备排气管，排气管包括排气管第一端。
60.根据本发明的实施例，排气管还包括排气管第二端，可以对排气管第二端进行抽真空，当真空度小于等于1pa后采用冷焊密封，防止后续行波管在老炼等过程中发生氧化。空间行波管经第一次真空烘排后需要真空密封，采用冷焊密封时，可以保证密封后的冷焊封口与可打开结构保持真空密封。
61.在步骤s205中，在可打开结构上制备真空隔膜。
62.根据本发明的实施例，将真空隔膜制备在可打开结构上的方法可以包括但不限于车削加工。通过将可打开结构作为接口的方式连接排气管和弯管，真空隔膜制备在这种接口处，更利于真空隔膜的加工，具有良好的工艺实现性。
63.在步骤s206中，将弯管第二端和排气管第一端分别与可打开结构进行焊接。
64.根据本发明的实施例，将弯管的第一端与可打开结构进行钎焊，将排气管第一端与可打开结构进行钎焊，便于形成可打开结构套设在弯管第二端和排气管第一端的外侧的结构。上述的钎焊方式均可以包括但不限于局部感应钎焊、整体炉中钎焊等。
65.在步骤s207中，将焊接有可打开结构和排气管的弯管与第一接口进行焊接。
66.根据本发明的实施例，将焊接有可打开结构和排气管的弯管的弯管第一端与三通接口的第一接口进行焊接，焊接方法可以包括但不限于感应钎焊、氩弧焊等局部加热焊接的方法。
67.根据本发明的实施例提供的用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构的制备方法，易于工艺实现，且加工出的结构简单，不会影响空间行波管的老炼等工序，有助于该方法的推广应用。
68.图3示意性示出了根据本发明实施例的用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构的应用方法流程图；图4示意性示出了根据本发明实施例的用于分析空间行波管老炼后残余气体的结构的应用场景图。
69.如图3所示，该应用方法包括步骤s301～s303。
70.在步骤s301中，空间行波管经过老炼等工序。具体地，还可以是经过第一次真空烘排、封离后老炼。
71.在步骤s302中，进行第二次真空烘排。
72.根据本发明的实施例，在进行第二次真空烘排前，先将冷焊后的排气管第二端52通过感应钎焊的方式脱焊，还可以通过割管器将排气管第二端52割开；再采用感应钎焊或者氩弧焊等其他局部加热密封焊接的方法焊接第二次真空烘排接口8。第二次真空烘排进一步去除结构表面吸附的残余气体，可以将真空度进一步提高到10-8
pa或10-9
pa，进一步排除结构表面吸附的残余气体对空间行波管经老炼等工序后存在的残余气体的干扰。
73.根据本发明的实施例，当第二次烘排接口连接排气台后在第二次真空烘排区域9内开始进行第二次真空烘排。具体地，可以先打开阀3，在分子泵状态下，采用加热带或小型电阻型加热炉进行烘排，烘排温度可以为250℃，当真空度进入到10-6
pa后，关闭阀3，打开阀2，切换离子泵烘排24小时后降温，烘排温度可以为500℃。应当说明的是，具体的烘排时间和烘排温度还可以根据实际情况进行调整，本发明不以此为限制。
74.在步骤s303中，分析老炼后的空间行波管的残余气体。
75.根据本发明的实施例，在第二次真空烘排结束并降到常温后，关闭离子泵，启动分子泵，打开阀1，启动四级质谱仪，待真空度小于等于5
×
10-6
pa时，采用磁铁4带动尖锥3刺破真空隔膜7，打开空间行波管管内的真空，完成空间行波管经过老炼等工序后残余气体的分析，采用四级质谱仪分析残余气体的成分，分析精度高。
76.根据本发明的实施例，空间行波管在经过老炼工艺时，会有电子的参与，电子轰击到空间行波管表面也会产生部分残余气体，而且残余气体会影响空间行波管的使用寿命和真空度，通过分析老炼后的残余气体可以更好分析出空间行波管在使用过程中使用寿命低、可靠性低等的原因，为提高空间行波管的真空度提供了一种有效的评价方法。
77.还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构
或构造。
78.并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。再者，单词"包含"不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
79.类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面发明的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
80.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。