專利名稱：多級(jí)降壓收集極用多孔金屬電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于行波管器件領(lǐng)域，具體地涉及一種多級(jí)降壓收集極用多孔金屬電極。
背景技術(shù)：
行波管是微波電真空器件的家族的重要成員之一，它是利用電磁波在行波管的互 作用區(qū)與電子注發(fā)生相互作用而放大電磁波的器件。行波管一般包括電子槍、磁聚焦系統(tǒng)、 慢波結(jié)構(gòu)、輸能裝置、單級(jí)或多級(jí)降壓收集極五個(gè)部分組成。其中，多級(jí)降壓收集極是各類 行波管及某些速調(diào)管的關(guān)鍵部件，其作用是回收在經(jīng)過注-波互作用后的電子注中的剩余 動(dòng)能，從而大大提高器件的總效率。由于行波管的頻帶寬，且功率和效率都較高，因此在電子對(duì)抗、電子戰(zhàn)、雷達(dá)、氣象 觀測(cè)與空間測(cè)量及衛(wèi)星通信等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。一般說來，各種應(yīng)用對(duì)行波管等器件 的要求不盡相同。但是，總的說來，更高的功率和更高的效率是各種應(yīng)用所呈現(xiàn)出來的共同 趨勢(shì)。特別是對(duì)于空間測(cè)量及衛(wèi)星通信的空間行波管，由于能量供應(yīng)的有限性，提高行波管 的效率成為行波管研制與生產(chǎn)首先要關(guān)注的問題。眾所周知，多級(jí)降壓收集極可以大大提高行波管等真空電子器件的效率。當(dāng)然， 多級(jí)降壓收集極的概念早在上個(gè)世紀(jì)40年代就提出了，但在上個(gè)世紀(jì)60年代后才獲得 了較廣泛的應(yīng)用。在上個(gè)世紀(jì)末，國外陸續(xù)發(fā)表了一些關(guān)于多級(jí)降壓收集極的報(bào)告或論 文。在這個(gè)時(shí)期，多級(jí)降壓收集極獲得了更廣泛的應(yīng)用，使得行波管的總體效率從原來的 20% -30%提高到40% -55%。本世紀(jì)開始后，由于行波管在空間運(yùn)用中顯示出巨大潛力， 為了進(jìn)一步提高行波管的效率，對(duì)多級(jí)降壓收集極的研究進(jìn)入到了一個(gè)新的高潮。綜觀針對(duì)多級(jí)降壓收集極的研究，至少包括了兩個(gè)方面。第一方面的工作是通過 計(jì)算機(jī)模擬，確定最佳的收集極構(gòu)型和收集極結(jié)構(gòu)。對(duì)于這方面的工作，美國NASA Lewis Research Center公開發(fā)表了較多的文獻(xiàn)。在早期的相關(guān)研究中，國外的研究單位一般都使 用自己的專用軟件開展工作，而國內(nèi)只能依靠經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行概念設(shè)計(jì)。經(jīng)過多年的發(fā)展，國外軟 件如Egim、Tau及國內(nèi)軟件TWTCAD可以進(jìn)行降壓收集極的設(shè)計(jì)計(jì)算，但這些軟件都還存在 這樣那樣的缺點(diǎn)。由于這一方面與本發(fā)明的關(guān)系不大，因此不再詳細(xì)討論。第二方面的工作是通過各種研究手段尋求二次電子發(fā)射系數(shù)更小的電極材料。對(duì) 此國外有過大量的工作，但在國內(nèi)開展過的研究很少。國外的研究成果大致可以綜述如 下1)通過濺射法在無氧銅電極上制備碳化鉭薄膜能夠略微降低電極的二次電子發(fā) 射系數(shù)，從而改善多級(jí)降壓收集極的效率。2)利用離子流轟擊無氧銅電極，可以在無氧銅電極刻蝕出凸凹不平的紋路，從而 降低二次電子發(fā)射系數(shù)，并改善多級(jí)降壓收集極的效率。3)直接采用經(jīng)過表面處理或未經(jīng)表面處理的具有各向異性性質(zhì)的熱解石墨作為 電極。由于這種材料本身的二次電子發(fā)射系數(shù)比無氧銅小得多，因此可以有效改善多級(jí)降 壓收集極的效率。
4)直接采用高密度各向同性石墨作為電極。高密度各向同性石墨的二次電子發(fā) 射性能則與其是否經(jīng)過表面處理有很大關(guān)系。對(duì)于沒有經(jīng)過表面處理的高密度各向同性石 墨，其真二次電子的發(fā)射系數(shù)雖然比無氧銅低，但直接反射電子的反射系數(shù)仍然較大。而對(duì) 于經(jīng)離子流轟擊過的高密度各向同性石墨電極，則無論真二次電子的發(fā)射系數(shù)還是反射電 子系數(shù)都遠(yuǎn)小于無氧銅。由上面的綜述可知，如果熱解石墨或高密度各向同性石墨作為電極，在結(jié)合恰當(dāng) 的表面處理的情況下，電極的二次電子發(fā)射系數(shù)可以比無氧銅小得多，從而有效改善多級(jí) 降壓收集極的效率。然而，在多級(jí)降壓收集極中使用熱解石墨或高密度各向同性石墨需要 專門的工藝設(shè)備及工藝流程，國內(nèi)行波管研究單位大多沒有相關(guān)工藝線。另外，石墨材料在 加工等工藝過程中容易產(chǎn)生大量的微小石墨顆粒，這些石墨顆粒會(huì)造成行波管絕緣性能下 降等故障。尤其是國產(chǎn)石墨材料的強(qiáng)度和密度都較差，這一問題更為嚴(yán)重。表1給出了無氧銅和熱解石墨的二次電子發(fā)射系數(shù)，而表2給出了高密度各向同 性石墨的二次電子發(fā)射系數(shù)。表1 無氧銅與熱解石墨的二次電子發(fā)射系數(shù)(實(shí)驗(yàn)數(shù)值)(表1中的δ代表電子垂直于表面入射時(shí)的真二次電子發(fā)射系數(shù)；π代表電子垂 直于表面入射時(shí)的反射電子發(fā)射系數(shù))
權(quán)利要求
1.一種多級(jí)降壓收集極用多孔金屬電極，是利用電火花線切割方法、電火花腐蝕方法 或離子轟擊方法加工多孔金屬材料表面，使多孔金屬材料的表面產(chǎn)生坑凹。
2.如權(quán)利要求1所述的多級(jí)降壓收集極用多孔金屬電極，其中，多孔金屬材料為多孔 鎳、多孔鎢或多孔鉬材料。
3.如權(quán)利要求1或2所述的多級(jí)降壓收集極用多孔金屬電極，其中，多孔金屬材料的孔 度為20% 40%。
全文摘要
一種多級(jí)降壓收集極用多孔金屬電極，是利用電火花線切割方法、電火花腐蝕方法或離子轟擊方法加工多孔金屬材料表面，使多孔金屬材料的表面產(chǎn)生坑凹。多孔金屬材料為多孔鎳、多孔鎢或多孔鉬材料，孔度為20％～40％。本發(fā)明采用金屬制造多級(jí)降壓收集極的電極，使得多級(jí)降壓收集極表面出現(xiàn)多坑凹形貌，從而抑制了二次電子的發(fā)射，提高了多級(jí)降壓收集極的效率。
文檔編號(hào)H01J23/027GK102117724SQ200910244509
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者劉燕文, 王自成 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院電子學(xué)研究所