一种带状注电子枪的结构及装配方法

技术领域

本发明涉及微波及毫米波电真空器件技术领域，特别涉及一种带状注电子枪的结构及装配方法。

背景技术

近年来，随着电真空器件工作频率进入毫米波和亚毫米波区域，在传统速调管中用于与电子注进行互作用和能量交换的高频结构尺寸随之减小，器件功率容量受到限制难以继续提高。为突破上述局限性，世界各国的科研人员不断寻求能够使得速调管兼具高频率和高功率的解决方案。带状电子注在保持较小电流密度的条件下传输强流的能力是其最显著的优势。带状注速调管中，束流在窄边方向与外部高频结构进行注波互作用以完成电磁波能量的产生和放大，束流宽边则可以选择较大的尺度以实现高的输出功率，即带状电子注使速调管同时兼顾了对高频率和高功率的要求。

带状注电子枪仅具有平面对称性，这使得带状注电子枪的结构和装配方法不同于传统的圆柱形电子枪。尤其是对于高压缩比带状注电子枪，电子注的通过率和稳定性对束流的初始注入状态更为敏感，故而如何有效地消除高压缩比带状注电子枪的装配误差是亟待解决的问题。

发明内容

(一)技术方案

本发明的实施例提供一种带状注电子枪的结构，包括：阴极聚焦极组件，包括阴极热子组件、聚焦极组件以及支撑组件，支撑组件包括阴极热子支撑座、绝缘瓷和聚焦极支撑座，聚焦极支撑座和阴极热子支撑座位于绝缘瓷的两端，阴极热子组件设置于阴极热子支撑座一端，聚焦极组件一端与聚焦极支撑座连接，另一端与阴极热子组件处于同一侧并覆盖阴极热子组件；阳极组件，包括阳极头、阳极板和连接筒，阳极板为跑道形，中部镂空区域连接有阳极头，2个阳极头呈对称分布，阳极板在阳极头头部的一端为镂空区域，连接有连接筒，阳极头头部朝向阴极聚焦极组件的方向，并正对着聚焦极组件，连接筒设置有4个沿角向均匀分布的矩形凸榫；枪芯支撑筒4，阴极聚焦极组件整体插入到枪芯支撑筒4的沉槽内部；角向定位环，包括沿角向均匀分布的4个矩形沉槽，用于标记所述阴极聚焦极组件(1)的装配方向，以及通过与矩形凸榫进行配合，将阳极组件与阴极聚焦极组件的装配方向进行定位对准。

可选地，阴极热子组件包括：阴极；热子筒，热子筒位于阴极的底部并与阴极连接；熔融热子，熔融热子放置于热子筒内部并紧贴于阴极的底部；底热屏，用于托举熔融热子；热子筒底盖，设置于热子筒底部并将热子筒封闭；支撑筒，设置于阴极热子组件的最下方并与热子筒的上肩部连接。

可选地，阴极的形状包括矩形柱面；热子筒的材料包括钼，热子筒、熔融热子、底热屏以及热子筒底盖的形状包括圆形或者椭圆形；支撑筒的侧壁上包括隔热槽，支撑筒最下部的形状包括圆形。

可选地，聚焦极组件包括：聚焦极，内部中间具有方孔，用于与阴极配合，聚焦极的形状为跑道形；聚焦极支座，与聚焦极连接，聚焦极支座包括6个角向定位槽，角向定位槽中的2个设置为平行于聚焦极长边方向，4个设置为垂直于聚焦极长边方向，聚焦极支座的形状为圆形。

可选地，支撑组件还包括：引线板，设置于阴极热子支撑座的内部；引线瓷，设置于引线板的中间，用以穿入阴极热子组件的热子引线；引线环，连接于引线瓷下部；镍管，设置于引线环内部，用于穿入阴极热子组件的热子腿。

可选地，带状注电子枪还包括焊边；角向定位环包括定位环内壁，用于与焊边进行滑配。

本发明的实施例提供了一种带状注电子枪的装配方法，包括：对阴极热子组件、聚焦极组件和支撑组件进行焊接装配得到阴极聚焦极组件，支撑组件包括阴极热子支撑座、绝缘瓷和聚焦极支撑座，聚焦极支撑座和阴极热子支撑座位于绝缘瓷的两端，阴极热子组件设置于阴极热子支撑座一端，聚焦极组件一端与聚焦极支撑座连接，另一端与阴极热子组件处于同一侧并覆盖阴极热子组件；通过阳极制作模具对阳极组件进行定位焊接，阳极组件包括阳极头、阳极板和连接筒，阳极板为跑道形，中部镂空区域连接有阳极头，2个阳极头呈对称分布，阳极板在阳极头头部的一端为镂空区域，连接有连接筒，阳极头头部朝向阴极聚焦极组件的方向，并正对着聚焦极组件，连接筒设置有4个沿角向均匀分布的矩形凸榫；焊接装配枪芯支撑筒，阴极聚焦极组件整体插入到枪芯支撑筒的沉槽内部；通过角向定位模具与角向定位环的配准，标记出所述阴极聚焦极组件的装配方向，角向定位环包括沿角向均匀分布的4个矩形沉槽；通过连接筒与角向定位环的配准，实现阳极组件与阴极聚焦极组件装配方向的定位对准。

可选地，通过角向定位模具与角向定位环的配准包括：角向定位模具包括4个矩形凸榫，用以与角向定位环上的4个矩形沉槽相配准；6个矩形定位销，用以与聚焦极支座上的角向定位槽相配准；中空框架，用以容纳聚焦极。

可选地，通过阳极制作模具对阳极组件进行定位焊接包括：阳极制作模具包括上压板、下压板、4组螺母钉以及楔形块；阳极板压在下压板的一端，阳极头朝向上压板一侧，楔形块插在2个阳极头的中间，上压板压在楔形块远离下压板的一端，通过4组螺母钉将上压板和下压板拉紧，并进行阳极头与阳极板的焊接。

可选地，通过连接筒与角向定位环的配准包括：将连接筒具有矩形凸榫的一端朝向角向定位环，并将矩形凸榫与角向定位环的矩形沉槽相对准。

(二)有益效果

本发明设计了一种带状注电子枪的结构及装配方法，通过将复杂阳极结构拆解为阳极头和阳极板，再通过适当的模具将它们装配焊接为一个整体，有效地解决了高压缩比带状注电子枪中复杂结构件的加工难题，以及通过角向限位的方式实现阴极聚焦极组件与阳极组件的精确对正。

附图说明

图1示意性地示出了本发明实施例提供的一种带状注电子枪的结构示意图。

图2示意性地示出了本发明实施例提供的一种阴极聚焦极的结构示意图。

图3示意性地示出了本发明实施例提供的一种阴极热子组件的结构示意图。

图4示意性地示出了本发明实施例提供的一种聚焦极组件的结构示意图。

图5示意性地示出了本发明实施例提供的一种支撑组件的结构示意图。

图6示意性地示出了本发明实施例提供的一种角向定位环的结构示意图。

图7示意性地示出了本发明实施例提供的一种角向定位模具的结构示意图。

图8示意性地示出了本发明实施例提供的一种利用角向定位模具标记阴极聚焦极组件装配方向的结构示意图。

图9示意性地示出了本发明实施例提供的一种阳极组件的结构示意图。

图10示意性地示出了本发明实施例提供的一种利用阳极制作模具对阳极组件进行定位焊接的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本发明做进一步的详细说明。

在此公开本发明结构实施例和方法的描述。应当了解，这并不意图将本发明限制在特定公开的实施例中，本发明可以通过使用其它特征、元件、方法和实施例来加以实施。不同实施例中的相似元件通常会标示相似的号码。

图1示意性地示出了本发明实施例提供的一种带状注电子枪的结构示意图。

如图1所示，该带状注电子枪包括阴极聚焦极组件1、角向定位环2、阳极组件3、枪芯支撑筒4和焊边5，其中枪芯支撑筒4和焊边5属于电子枪绝缘瓷组件。本发明所提供的实施例中，阴极聚焦极组件1包含矩形柱面阴极、中部开有方孔的聚焦极、熔融热子、引线结构和支撑连接结构，阴极聚焦极组件1整体插入到枪芯支撑筒4的沉槽内部，角向定位环2通过与焊边5滑配从而与电子枪绝缘瓷组件进行连接。阳极组件3包括阳极头、阳极板和阳极连接筒，它们共同构成带状注电子枪阳极电边界和真空密封结构。

图2示意性地示出了本发明实施例提供的一种阴极聚焦极组件的结构示意图。

如图2所示，阴极聚焦极组件1包括阴极热子组件11、聚焦极组件12和支撑组件13。

本发明所提供的实施例中，阴极热子组件11设置于支撑组件13一端，聚焦极组件12一端与所述支撑组件13连接，另一端与阴极热子组件11处于同一侧并覆盖阴极热子组件11。

图3示意性地示出了本发明实施例提供的一种阴极热子组件的结构示意图。

如图3所示，阴极热子组件11包括阴极111；热子筒112，热子筒112位于阴极111的底部并与阴极111连接；熔融热子113，熔融热子113放置于热子筒112内部并紧贴于阴极111的底部；底热屏114，用于托举熔融热子113；热子筒底盖115，设置于热子筒112底部并将热子筒112封闭；支撑筒116，设置于阴极热子组件11的最下方并与热子筒112的上肩部连接。

本发明所提供的实施例中，阴极111与热子筒112通过高温钎焊搭接为一个整体，在热子筒112内放置熔融热子113并与阴极111底部贴紧，熔融热子113被多层底热屏114托举，熔融热子113由钨铼热丝和绝缘瓷烧结为一体所形成，多层底热屏114起到阻挡热量损失的作用，支撑筒116的侧壁上开有隔热槽增加热阻，减小热量沿着该零件向下传导，同时，支撑筒116也起到侧热屏的作用，有利于降低向外辐射的热量。

本发明所提供的实施例中，阴极111的形状包括矩形柱面；热子筒112的材料包括钼，用以耐受高温，热子筒112、熔融热子113、底热屏114以及热子筒底盖115的形状包括圆形或者椭圆形，支撑筒116最下部的形状包括圆形，为了提高热效率，当电子枪发射体下部的圆形座改为面积较小的椭圆形座时，热子筒112、熔融热子113、底热屏114以及热子筒底盖115均可改为椭圆形，而椭圆形的支撑筒116则在下部过渡为圆柱面结构即可。

图4示意性地示出了本发明实施例提供的一种聚焦极组件的结构示意图。

如图4所示，该聚焦极组件12包括聚焦极121，内部中间具有方孔，用于与阴极111配合，聚焦极121的形状为跑道形，为减轻聚焦极重量，其一端设置有空穴；聚焦极支座122，与聚焦极121连接，聚焦极支座122包括6个角向定位槽1221，角向定位槽1221中的2个设置为平行于聚焦极121长边方向，4个设置为垂直于聚焦极121长边方向，聚焦极支座122的形状为圆形。

图5示意性地示出了本发明实施例提供的一种支撑组件的结构示意图。

如图5所示，该支撑组件13包括阴极热子支撑座131、绝缘瓷132和聚焦极支撑座133，聚焦极支撑座133和阴极热子支撑座131位于绝缘瓷132的两端，阴极热子组件11设置于阴极热子支撑座131一端，聚焦极组件12一端与聚焦极支撑座133连接，另一端与阴极热子组件11处于同一侧并覆盖阴极热子组件11；引线板134，设置于阴极热子支撑座131的内部；引线瓷135，设置于引线板134的中间，用以穿入阴极热子组件11的热子引线；引线环136，连接于引线瓷135下部；镍管137，设置于引线环136内部，用于穿入阴极热子组件11的热子腿。

本发明所提供的实施例中，支撑组件13用于将阴极热子组件11和聚焦极组件12连接起来构成带状注电子枪枪芯，并使用绝缘瓷132在电位上将二者隔离开，使用绝缘瓷在电学上隔离阴极111和聚焦极121，在实际使用中可以在聚焦极121上施加相对于阴极的负偏压(几十至几百伏)，有利于抑制阴极111边缘的电子发射，从而有效地改善束流质量和提高通过率。

图6示意性地示出了本发明实施例提供的一种角向定位环的结构示意图。

如图6所示，该角向定位环2，包括沿角向均匀分布的4个矩形沉槽21和内壁22，通过角向定位环的内壁22上车出的凹槽与电子枪绝缘瓷组件中的焊边5进行滑配，实现角向定位环2与电子枪的连接。

本发明的实施例提供一种带状注电子枪的装配方法，包括：对阴极热子组件11、聚焦极组件12和支撑组件13进行焊接装配得到阴极聚焦极组件1，支撑组件13包括阴极热子支撑座131、绝缘瓷132和聚焦极支撑座133，聚焦极支撑座133和阴极热子支撑座131位于绝缘瓷132的两端，阴极热子组件11设置于阴极热子支撑座131一端，聚焦极组件12一端与聚焦极支撑座133连接，另一端与阴极热子组件11处于同一侧并覆盖阴极热子组件11；通过阳极制作模具对阳极组件3进行定位焊接，阳极组件3包括阳极头31、阳极板32和连接筒33，阳极板32为跑道形，中部镂空区域连接有阳极头31，2个阳极头31呈对称分布，阳极板在阳极头32头部的一端为镂空区域，连接有连接筒33，阳极头32头部朝向阴极聚焦极组件1的方向，并正对着聚焦极组件12，连接筒33设置有4个沿角向均匀分布的矩形凸榫331；焊接装配枪芯支撑筒4，阴极聚焦极组件1整体插入到枪芯支撑筒4的沉槽内部；通过角向定位模具6与角向定位环2的配准，标记阴极聚焦极组件1的装配方向，角向定位环2包括沿角向均匀分布的4个矩形沉槽21；通过连接筒33与角向定位环2的配准，实现阳极组件3与阴极聚焦极组件1的装配。

本发明提供的实施例中，在工作状态时，阴极热子组件11的温度较聚焦极121要高，其伸长量相应较大，因此在电子枪装配过程中，可以根据经验在设计值的基础上，将阴极与聚焦极之间的距离适当地增加2～4丝，矩形柱面阴极111与聚焦极121中方孔的对正可以采用影像仪测量修正以及在阴极与聚焦极方孔之间的四条缝隙内塞片来实现。完成电子枪枪芯的装配后，阴极聚焦极组件1作为一个整体插入在电子枪绝缘瓷组件的枪芯支撑筒4端部车出的沉槽内。

图7示意性地示出了本发明实施例提供的一种角向定位模具的结构示意图。

如图7所示，该角向定位模具6包括4个矩形凸榫61，用以与角向定位环2上的4个矩形沉槽21相配准；6个矩形定位销62，用以与聚焦极支座122上的角向定位槽1221相配准；中空框架63，用以容纳聚焦极121。

图8示意性地示出了本发明实施例提供的一种利用角向定位模具标记阴极聚焦极组件装配方向的结构示意图。

如图8所示，角向定位模具6的4个矩形凸榫61与角向定位环2上的4个矩形沉槽21相配合，角向定位模具6的6个矩形定位销62与聚焦极支座122上的角向定位槽1221相配合，中空框架63用于容纳聚焦极121，避免后者受挤压变形，角向定位模具6仅用于限制电子枪枪芯与角向定位环2二者的相对位置，并不对阴极聚焦极组件1施加任何作用力，该角向定位模具6用以确保角向定位环2的4个矩形沉槽21的中心平分面与阴极聚焦极组件1的两个相互垂直的对称面重合，阴极聚焦极组件1两个对称面的空间位置由角向定位环2进行标记，以在后续装配过程中确保阴极聚焦极组件1与阳极组件3实现对准。

图9示意性地示出了本发明实施例提供的一种阳极组件的结构示意图。

如图9所示，该阳极组件3包括阳极头31、阳极板32和连接筒33，阳极板31为跑道形，中部镂空区域连接有阳极头31，二个阳极头31对称分布，阳极板32在阳极头31头部的一端为镂空区域，连接有连接筒33，阳极头32头部朝向阴极聚焦极组件1的方向，并正对着聚焦极组件12，连接筒33设置有4个沿角向均匀分布的矩形凸榫331。

本发明提供的实施例中，将连接筒33具有矩形凸榫331的一端朝向角向定位环2，并将矩形凸榫331与角向定位环2的矩形沉槽21相对准，实现角向定位环2与阳极组件3的对准，同时因为已经实现阴极聚焦极组件1与角向定位环2的对准，则通过角向定位环2可以实现阳极组件3与阴极聚焦极组件1的对准。

图10示意性地示出了本发明实施例提供的一种利用阳极制作模具对阳极组件进行定位焊接的结构示意图。

如图10阳极制作模具包括上压板71、下压板72、4组螺母钉73以及楔形块74；阳极板32压在下压板72的一端，阳极头朝向上压板71一侧，楔形块74插在2个阳极头31的中间，上压板71压在楔形块74远离下压板72的一端，通过4组螺母钉73将上压板71和下压板72拉紧，并进行阳极头与阳极板的焊接。

本发明所提供的实施例中，由于零件加工和各组件装配焊接时均会引入误差，因此需要在电子枪装配过程中，对关键尺寸进行测量并据此进行零件修配。在阳极组件3装配完成后，需要测量出阳极板32的平面与连接筒33上具有矩形凸榫331的平面之间的距离d

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，所应理解的是，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。