S波段速调管收集极的制作方法

s波段速调管收集极
技术领域
1.本发明涉及微波电真空器件技术领域，尤其涉及一种s波段(2
‑
4ghz的电磁波频段)速调管收集极。


背景技术：

2.速调管作为微波功率放大器，具有高功率、高增益、高效率等优点，广泛应用于粒子加速器、微波武器、气象和雷达导航、通信、电视广播等领域。速调管是基于速度调制原理通过间隙高频场与电子注互作用将电子注动能转换为微波能量，由电子枪、高频互作用段、聚焦系统、输入输出系统、收集极等部分组成。收集极是速调管的重要组成部分，主要功能是收集互作用后的电子注，将电子注的能量转换成热能。为了保证电子注与高频场之间充分的互作用，通常要求电子注在互作用区实现高的通过率。
3.但由于空间电荷力限制影响电子注波动和层流性，目前的速调管收集极的电子注通过率不理想且难以测量。


技术实现要素：

4.(一)要解决的技术问题
5.为了克服现有技术的不足，本公开提供了一种s波段速调管收集极，以缓解现有技术中s波段速调管收集极由于结构设计缺陷导致的电子注通过率不理想且难以测量等技术问题。
6.(二)技术方案
7.本公开提供一种s波段速调管收集极，包括：底座，设置有电子注通道口；支撑筒单元，设置于所述底座上，筒壁包括由一环形磁组件套接的第一支撑筒壁和第二支撑筒壁；顶盖单元，与所述支撑筒单元结合后形成一容纳空间；收集极体组件，对应所述电子注通道口设置于所述容纳空间内；以及水套单元，设置于所述支撑筒和收集极体组件之间，包括外水套和内水套，能够使冷却水冷却所述收集极体组件。
8.根据本公开实施例，所述磁组件包括隔离瓷部和焊接于所述隔离瓷部两端的第一衬瓷部和第二衬瓷部，其中：所述隔离瓷部的一端通过第一焊边与第一衬瓷部的一端焊接，隔离陶瓷部的另一端通过第二焊边与第二衬瓷部的一端焊接；所述第一衬瓷部的另一端通过第三焊边与所述第一支撑筒的端面焊接；所述第二衬瓷部的另一端通过第四焊边与所述第二支撑筒的端面焊接。
9.根据本公开实施例，所述隔离瓷部、第一衬瓷部、第二衬瓷部的制备材料选自；氧化铝陶瓷、氧化铍陶瓷、氮化硼陶瓷。
10.根据本公开实施例，所述内水套套设于所述收集极体组件外且形成有供冷却水流经的第一间隙；外水套套设于所述内水套外形成有第二间隙，所述第一间隙的末端连通第二间隙。
11.根据本公开实施例，所述顶盖单元包括：第一端口，连接有第一水嘴，用于接收冷
却水；第二端口，一端连通至第一端口，另一端连接至内水套的入水口，能够使冷却水注入第一间隙，再从第一间隙流入第二间隙；以及第三端口，连接有第二水嘴，用于排出第二间隙的冷却水。
12.根据本公开实施例，所述底座的电子注通道口连接有第一锥形口，用于防止电子注回轰速调管的高频互作用腔。
13.根据本公开实施例，所述收集极体组件包括：过渡段、本体段、以及顶部段；其中：所述过渡段内表面设置有对应第一锥形口的第二锥形口结构，延续第一锥形口的广口一侧的扩展形态；所述本体段外表面设置有多条沟槽；所述顶部段内部空间呈渐缩形态。
14.根据本公开实施例，所述过渡段的第二锥形口窄口一侧端面距离所述第一锥形口的广口一侧端面的距离为1mm。
15.根据本公开实施例，所述顶部段尖端外部设置有一凹陷部，能够容纳更多的经第二端口流入的冷却水。
16.根据本公开实施例，所述收集极体组件内表面烧结碳化钽。
17.(三)有益效果
18.从上述技术方案可以看出，本公开s波段速调管收集极至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
19.(1)结构简洁，装配焊接工艺简单；
20.(2)由于收集极体组件与支撑筒单元绝缘隔离，可以实现分别测量速调管收集极电流和管体电流，从而计算出电子注通过率；
21.(3)通过收集极体组件内表面烧结碳化钽，吸收二次电子，提高速调管工作稳定性和可靠性；
22.(4)该收集极体组件还可以推广应用到其他波段的速调管收集极中，也可以用作降压收集极，提高速调管效率。
附图说明
23.图1是本公开实施例的s波段速调管收集极的纵剖面结构示意图；
24.图2是本公开实施例的收集极顶盖单元的结构示意图；
25.图3是本公开实施例的收集极体组件的结构示意图；
26.图4是本公开实施例的环形磁组件的结构示意图；
27.图5是本公开实施例的内水套的结构示意图。
28.【附图中符号说明】
[0029]1‑
底座；
[0030]
11
‑
电子注通道口；
[0031]
12
‑
第一锥形口；
[0032]2‑
支撑筒单元；
[0033]
21
‑
第一支撑筒壁；
[0034]
22
‑
第二支撑筒壁；
[0035]
23
‑
环形磁组件；
[0036]
231
‑
隔离瓷部；
[0037]
232
‑
第一衬瓷部；
[0038]
233
‑
第二衬瓷部；
[0039]
2311
‑
第一焊边；
[0040]
2312
‑
第二焊边；
[0041]
2313
‑
第三焊边；
[0042]
2314
‑
第四焊边；
[0043]3‑
顶盖单元；
[0044]
31
‑
顶盖；
[0045]
32
‑
第一端口；
[0046]
33
‑
第二端口；
[0047]
34
‑
第三端口；
[0048]
35
‑
第一水嘴；
[0049]
36
‑
第二水嘴；
[0050]4‑
收集极体组件；
[0051]
41
‑
过渡段；
[0052]
411
‑
第二锥形口；
[0053]
42
‑
本体段；
[0054]
43
‑
顶部段；
[0055]5‑
水套单元；
[0056]
51
‑
外水套；
[0057]
52
‑
内水套；
[0058]
521
‑
内水套的入水口。
具体实施方式
[0059]
本公开提供了一种s波段速调管收集极，其中收集极体组件与支撑筒单元绝缘隔离设置，可对速调管收集极电流和管体电流分别测量，从而计算出电子注通过率，实现了对电子注通过率的监测，收集极体组件内表面经处理，可以抑制二次电子发射，提高速调管工作的稳定性。
[0060]
为使本公开的目的、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，对本公开进一步详细说明。
[0061]
在本公开实施例中，提供了一种s波段速调管收集极，结合图1至图5所示，该s波段速调管收集极，包括：底座1，与底座1连接的支撑筒单元2、与支撑筒单元2连接的顶盖单元3。底座1、支撑筒单元2与顶盖单元3合围形成一容纳空间，容纳空间内设置有水套单元5，包括外水套51和内水套52，水套单元为中空结构，空腔内设置有收集极体组件4，底座1、支撑筒单元2、顶盖单元3、水套单元5和收集极体组件4的中心线重合。
[0062]
底座1中心线上依次设置有贯通底座1的电子注通道口11和第一锥形口12，用于防止电子注回轰速调管的高频互作用腔，底座1可以选择使用不锈钢或其他金属材料制成。
[0063]
支撑筒单元2由筒壁合围而成且两端无端面，支撑筒单元2设置于所述底座1第一锥形口12一侧，所述支撑筒单元2包括第一支撑筒壁21、第二支撑筒壁22和套接第一支撑筒
壁21和第二支撑筒壁22的环形瓷组件23。所述第一支撑筒壁21的一端与环形瓷组件23套接，另一端与底座1第一锥形口12一侧紧密配合，且密封焊接。其中，第一支撑筒壁21和第二支撑筒壁22可以选择使用不锈钢或其他金属材料制成。
[0064]
本公开实施例中，结合图1和图4所示，所述环形磁组件23包括隔离瓷部231和焊接于所述隔离瓷部231两端的第一衬瓷部232和第二衬瓷部233。环形磁组件23中还包括第一焊边2311、第二焊边2312、第三焊边2313和第四焊边2314。隔离瓷部231的一端通过第一焊边2311与第一衬瓷部232的一端焊接，隔离陶瓷部31的另一端通过第二焊边2312与第二衬瓷部233的一端焊接。第一衬瓷部232的另一端通过第三焊边2313与所述第一支撑筒21的端面焊接，第二衬瓷部233的另一端通过第四焊边2314与所述第二支撑筒22的端面焊接。所述焊接可以为氩弧焊密封焊接或其他焊接方式。所述隔离瓷部231、第一衬瓷部232、第二衬瓷部233的材料可以选择使用氧化铝陶瓷、氧化铍陶瓷、氮化硼陶瓷等具有电绝缘特性的材料。所述第一焊边2311、第二焊边2312、第三焊边2313和第四焊边2314可以选择使用不锈钢或其他金属材料制成。
[0065]
本公开实施例中，结合图1和图2所示，顶盖单元3包括顶盖31和与顶盖31紧密配合且密封焊接的水套座，顶盖31上设置有贯通孔第二端口33和第三端口34，其中第二端口33设置在顶盖单元3中心线上。顶盖31一端为阶梯凸台结构，至少包括两个外周尺寸不同的阶梯凸台。所述阶梯凸台中外周寸最大的阶梯凸台与所述第二支撑筒壁22远离环形磁组件23一端紧密配合，且密封焊接，例如可以使用钎焊焊接方式。顶盖31另一端为阶梯凹槽结构，至少包括两个外周尺寸不同的阶梯凹槽，所述阶梯凹槽中内周尺寸最大的阶梯凹槽与水套座紧密配合，且密封焊接。所述第一端口32的一侧连接有第一水嘴35，用于接收冷却水；所述第二端口33的一端通过内部空间连通至第一端口32，另一端连接至内水套52的入水口521，能够使从第一端口32流入的冷却水注入第一间隙，此过程冷却水流经了收集极体组件的表面，能够给收集极体组件进行散热，而后冷却水再从第一间隙由内水套52与底座1之间的缝隙流入第二间隙；所述第三端口的一侧连接有第二水嘴36，用于排出流经第一间隙和第二间隙后的冷却水。
[0066]
本公开实施例中，结合图1、图3、图5所示，底座1、支撑筒单元2与顶盖单元3合围形成的容纳空间内设置有水套单元5，包括外水套51和内水套52。外水套51由筒壁合围而成且两端无端面，外水套51一端与所述顶盖31的阶梯凸台中外周尺寸最小的阶梯凸台紧密配合，且密封焊接，外水套51另一端与收集极体组件4连接。内水套52为一端锥形一端筒状两端无端面的中空套筒，其中内水套52筒状一端可以选择使用不锈钢或其他金属材料制成。内水套52锥形端的端面设有内水套的入水口521，与所述第二端口33紧密配合且密封焊接。
[0067]
本公开实施例中，结合图1和图3所示，水套单元5内腔设置有收集极体组件4，收集极体组件4为中空结构，包括过渡段41、本体段42以及顶部段43，依次紧密配合且密封焊接。收集极体组件4内表面烧结碳化钽，使用时可以吸收二次电子，从而提高速调管工作稳定性和可靠性。其中，过渡段41内表面中心线上设置有对应底座1的第一锥形口12的第二锥形口411，第二锥形口411延续第一锥形口12的广口一侧的扩展形态。其中，第二锥形口411窄口一侧端面与所述第一锥形口12的广口一侧端面设有一定距离，距离至少为1mm。过渡段41的第二锥形口411宽口一侧的外端面与所述外水套51的紧密配合，且密封焊接。过渡段41与内水套52合围形成的空间内设置有本体段42和顶部段43。本体段42外表面设置有均匀排列的
沟槽，沟槽的数目可以为60个。顶部段43尖端外部设置有一凹陷部，能够容纳更多的冷却水，顶部段43内部空间呈渐缩形态。所述的收集极体组件4，其过渡段41、本体段42以及顶部段43均可选择使用无氧铜材料制成。
[0068]
所述内水套52筒状端的端面与收集极体组件4的过渡段41设有一定距离，距离至少为10mm。内水套52套设于收集极体组件4外且形成有供冷却水流经的第一间隙，外水套51套设于内水套52外形成有第二间隙，第一间隙的末端连通第二间隙。
[0069]
所述第一端口32连接有第一水嘴35，用于接收冷却水，第二端口33，一端连通至第一端口32，另一端连接至内水套的入水口521，能够使冷却水注入第一间隙，再从第一间隙流入第二间隙，第三端口34连接第二水嘴36，用于排出第二间隙的冷却水，其中，水嘴的连接可采用钎焊焊接或其他密封连接方式。
[0070]
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
[0071]
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开s波段速调管收集极有了清楚的认识。
[0072]
综上所述，本公开提供了一种s波段速调管收集极，该s波段速调管收集极结构简单，装配焊接工艺简单，并且由于收集极体组件与支撑筒单元绝缘隔离，可以实现分别测量速调管收集极电流和管体电流，从而计算出电子注通过率；收集极体组件内表面烧结碳化钽，可以吸收二次电子，提高了速调管工作稳定性和可靠性，该收集极体组件结构还可以推广应用到其他波段的速调管收集极中，也可以用作降压收集极，提高速调管效率。
[0073]
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，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。
[0074]
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
[0075]
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、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，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。