真空微波器件用TiO2衰减陶瓷

本文叙述了一种新型的ＴｉＯ２衰减陶瓷的西方和制造工艺，在国内首次用ＨＰ８５１０Ｂ对其ε”、μ”等电性能进行了测定，其数据对吸收机理的深入研究和现行产品质量的改进都具有重要意义。论文还对衰减陶瓷的研究和发展方向，提出了建设性意见。

真空微波器件用无氧铜零件的真空存贮

零件存储是真空微波器件制造的基础条件,慢波组件一般存放于真空柜中,存放一段时间后,慢波组件中的螺旋线镀铜表面出现了发黑现象,分析表明螺旋线表面镀铜部位发生了硫化。结合进一步的实验研究和理论分析,真空柜中放置的橡胶制品导致了无氧铜材料表面发黑。在真空状态下,硫是比较容易从橡胶套中升华进入真空柜中的,从而会在真空柜中弥漫大量硫蒸气,这些硫蒸气极易与铜发生化学反应形成Cu2S,因此含硫的橡胶套不宜放入真空柜,并且在真空电子器件中也要防止使用含硫的橡胶制品接触无氧铜零件。

真空电子学和微波真空电子器件的发展和技术现状

真空电子学是研究真空中与电子相关的物理现象的学科,主要研究电子的产生和运动、电子与电磁波和物质的相互作用,是各类真空电子器件和粒子加速器等真空电子装置的基础。微波真空电子器件是最重要的真空电子器件,已广泛应用于国防、国民经济和科学研究领域,是军用和民用微波电子系统的核心器件,本文将介绍真空电子学和微波真空电子器件的发展历史,技术现状和应用情况,并对其发展趋势作简要的评述。

微波电真空器件用热阴极的温度测量

利用红外测温仪、光学测温仪、热电偶测温仪(铂铑-铂)对微波电真空器件用浸渍阴极表面、覆膜阴极表面、阴极侧面(钼筒)进行了温度对比测试研究。结果表明:采用红外测温仪和光学测温仪测试浸渍阴极表面的温度与采用热电偶测温仪测试的温度相差不大,而覆膜阴极却相差约50℃;采用红外测温仪和光学测温仪测试阴极侧面(钼筒)的温度相差不大,都低于热电偶测温仪测试的温度约60℃,这说明红外和光学测试温度值低于阴极的实际温度(热电偶测量值)。由于在阴极表面出现了物理、化学变化,红外测温仪和光学测温仪测试的阴极表面温度值在1150℃左右加热100min内增加约30℃。分析认为这些差异主要是因为覆膜阴极的表面与浸渍阴极的表面及阴极侧面(钼筒)的发射系数不同造成的,当然测试结果也会随着这些因素的变化而有一定的变化。

用于微波真空电子器件的光电阴极

为了满足高频率、小型化真空微波器件的需求,寻找合适的阴极材料和激光系统,开展了用于微波真空电子器件的光阴极研究,提出了一体化的光电阴极制备方法,通过加热具有扩散阻挡层的发射物质存储室,提供受控的光电发射层,以代替活性物质蒸发损失,从而延长阴极的使用寿命,并可以从中毒、暴露大气过程中恢复。在超高真空系统内制备了Cs3Sb光电阴极,利用连续激光器测得其量子效率为0.145%(0.53μm),在能量为0.37W的连续激光照射下,测得发射电流密度达29.2m A/cm2。光电阴极在高强度的激光作用下被损坏后,重新加热激活,光电发射可以得到一定的恢复并长时间稳定,说明这种光电阴极具有可重复激活的特点,有望成为微波真空电子器件的理想电子源。

世纪之交的微波真空器件

回顾了微波真空器件的发展史 ,包括传统微波器件 (行波管、速调管和磁控管 ) ,快波器件和超高功率源。

MPCVD金刚石膜沉积技术及金刚石膜材料在微波电真空器件中的应用

金刚石膜是一种集众多优异性能于一身的新材料,尤其是其热导率高、绝缘性能好以及微波介电损耗低等特点,使金刚石膜在微波电真空器件领域有着重要的应用前景。目前,以微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)方法制备高品质金刚石膜的技术已趋向成熟。本文将针对微波电真空器件这一应用背景,简要介绍国内外高品质金刚石膜MPCVD沉积技术的发展现状,进而对金刚石膜材料应用于微波电真空器件领域的一些典型实例进行简单的介绍。

微波真空电子器件磁控管的失效率模型

以磁控管现场使用数据和失效模式为基础，根据真空电子器件失效率或平均寿命等可靠性指标的考核方法，对新版（ＧＪＢ２９９Ｂ）电子设备可靠性预计手册中的失效率模型与旧版（ＧＪＢ２９９Ａ）进行了验证对比。结果表明，新版比旧版更接近实际，而且其预计精度也有明显提高，新版所建立的失效率数学模型可以满足工程的实际要求。

微波真空电子器件用无氧铜材料的蒸发特性

作为微波真空电子器件的常用材料之一,无氧铜材料的蒸发特性会对微波真空电子器件的电性能产生影响。该文利用超高真空测试设备,研究了处理工艺对无氧铜材料的蒸发性能的影响,采用X射线测厚仪测试了蒸发的铜膜厚度,用扫描电镜(SEM)观测了无氧铜材料的表面形貌。结果表明表面宏观形貌粗糙度对无氧铜材料的蒸发性能影响不大,但处理工艺对蒸发性能影响很大;无氧铜材料经过酸洗后,会大大增加蒸发量;无氧铜材料经过烧氢处理,可降低蒸发量,而经过去油清洗并烧氢处理的无氧铜的蒸发量极低。对无氧铜材料进行了表面分析,发现无氧铜材料的真空蒸发性能与材料的表面形貌状态有关,当表面微观形貌比较光滑、无孔洞等缺陷时,无氧铜材料的真空蒸发量就少。

烧结处理对微波真空电子器件电镀镍层性能的影响

研究了烧结处理对微波真空电子器件电镀镍层厚度、表面形貌和表面粗糙度的影响。结果表明,烧结令电镀镍层厚度减小,结构变得更密实,表面粗糙度增大。镍镀层与基体牢固结合,真空钎焊后的气密性满足微波真空电子器件的使用要求。

四极质谱仪在微波真空电子器件中的应用

微波真空电子器件广泛应用于军用雷达、卫星通信、导航、探测等领域。随着技术的发展,对微波器件不断提出更高的要求,尤其是长寿命、高可靠要求,这对工艺技术研究和过程控制方面提出了极高的要求,其中超高真空的获得技术是实现器件贮存寿命、工作寿命、可靠性的前提。采用四极质谱仪分析技术,可以对排气工艺的合理性以及零件工艺过程洁净链的效果进行检测,同时对封离前器件内部的残余气体种类进行定性分析和判断,从而实现提高器件可靠性的目的。在本文中,以某大功率行波管为试验对象,结合系统真空度的测试,采用四极质谱仪对其阴极的预处理过程(二极管)以及整管排气过程中的气体进行实时监控,对其放气特性进行了研究与分析。

用于电真空器件的金属材料蒸发特性

随着现代通信卫星技术的发展,对微波真空电子器件的寿命和可靠性提出了更高的要求,广泛应用于微波真空电子器件的蒙乃尔、不锈钢等金属材料的蒸发性能直接影响器件的可靠性和寿命.本文采用飞行时间质谱仪(TOFMS)研究金属材料蒸发性能.利用TOFMS测试了真空本底、蒙乃尔、不锈钢等各种金属材料蒸发物的成分和大小.测试结果表明TOFMS具有很高的灵敏度,是一种非常快捷的研究金属材料蒸发的实验手段.测试结果发现在远低于Mn,Cu及Cr熔点的温度下,蒙乃尔、不锈钢材料加热到800?C左右时就开始出现Mn,Cu元素的蒸发,在900?C时就有大量Mn,Cu和Cr元素的蒸发,这些蒸发物蒸发到绝缘陶瓷上会使电子枪的绝缘性能下降,因而蒙乃尔和不锈钢不适用于阴极电子枪零件,尤其不适用于长寿命高真空器件的阴极电子枪零件以及其他容易受到电子轰击的零件(如阳极、收集极等).研究了在超高真空状态下加热时间对蒙乃尔和不锈钢材料表面结构的影响.发现蒙乃尔和不锈钢在900?C的温度下加热一段时间后,其表面结构有了很大的变化,出现了大量的孔洞和晶界,并且随着处理时间的延长,材料的晶粒间界逐渐变大,从而使材料的强度下降、出现渗气甚至漏气等现象,因此蒙乃尔和不锈钢材料制作的零件尤其是薄壁零件不宜长时间在超高真空状态下高温加热.结合相关的理论知识对此现象进行了详细的分析.

高功率真空电子器件在医用加速器方面的应用评述

微波真空电子器件作为高功率微波源在医用加速器领域具有广泛的应用,主要器件类型包括各种结构的磁控管、速调管以及多电子注速调管。为了促进国内医用高功率器件的交流和发展,特组织了本专辑,希望能够为系统应用和器件发展提供一个信息交流平台,促进我国在该领域的快速发展。

微波等离子体化学气相沉积超纳米晶金刚石膜研究

超纳米晶金刚石(UNCD)在短毫米波特别是太赫兹真空器件输能窗中具有潜在的应用价值。本文介绍了UNCD膜的制备工艺和性能表征。利用微波等离子体化学气相沉积法在一种贫氢、富氩的反应气体中合成UNCD膜。扫描电子显微镜分析表明,合成的UNCD膜表面光滑平整,晶粒为纳米尺度,断面结构致密。X射线衍射分析显示,超纳米晶金刚石薄膜主要是以(220)取向为主的多晶体结构,计算得到的平均晶粒尺寸为10nm。拉曼光谱分析呈现出典型的超纳米晶金刚石特性,膜中存在一定的sp2相。UNCD的光学透过率测试显示:在波长≥4μm范围内,光学透过率≥60%。

浸渍阴极的真空预处理技术

本文总结了用于真空微波电子器件的浸渍阴极的蒸发规律,通过分析提出了浸渍阴极预处理工艺,建立了超高真空装置。在超高真空环境下,将浸渍阴极灯丝加热,使阴极温度升高到1100~1200℃,保持1~200h(温度和时间依不同微波管型而定)。预处理工艺解决了浸渍阴极发射与蒸发的矛盾,现已建立数十台、几十个工位的浸渍阴极预处理设备,大大提高了微波真空电子器件中电子枪的绝缘性能,减小了栅发射。浸渍阴极预处理工艺还可以加速检验热子的可靠性,从而避免微波器件在使用过程中才发现热子短路、热子缺陷及热子焊接点不牢等因素造成热子断路的问题,提高了微波真空电子器件中热子的可靠性。

微波电真空器件测试方法标准现状与对策

详细论述了我国微波电真空器件测试方法和标准现状,提出了标准修订的建议。

用于浸渍阴极的钨海绵基体的净化

微波真空电子器件广泛应用于卫星通信及未来军事前沿的高功率微波武器等方面,这些器件需要电流发射稳定、蒸发小、寿命长的浸渍阴极,阴极性能好坏将直接影响微波器件的寿命及输出性能,这对浸渍阴极钨海绵基体制备工艺提出了很高要求。本文首先分析研究了传统净化工艺制备的阴极钨海绵基体,发现化学去铜过程中会有一些杂质沉淀在阴极钨海绵基体上;另外,传统净化方法去铜时间很长,一般在几十至几百小时;同时化学去铜也会造成环境污染。为了克服传统净化工艺的缺点,利用金属材料饱和蒸汽压的物理特性,将阴极钨铜合金基体直接放入真空室内的加热坩埚中,通过高(中)频加热线圈对坩埚进行局部加热,从而使含有铜的阴极钨铜合金基体被加热,使其中的铜迅速蒸发而沉积到冷凝器上并形成铜钟乳。实验结果表明直接进行真空高温去铜工艺技术具有去铜彻底、基体表面没有残留污渍、时间短、对高温炉无污染、对环境无污染等优点。对实验结果进行了理论分析计算,计算结果与实验结果相符合。

一种用于热阴极的高可靠热子

微波真空电子器件广泛应用于雷达、卫星通信、电子加速器等方面,热子又是微波真空电子器件中最为核心的部件之一,其性能好坏将直接影响微波源的可靠性和寿命。为了克服传统热子制备工艺的缺点,避免螺旋腿部分的钨或钨合金丝出现损伤,提供一种高可靠热子制备方法,采用高温焊料焊接技术将螺旋丝与插腿焊接在一起,从而制备出具有螺旋腿与插腿之间接触电阻小、耐震动性能好、抗热冲击性能好和可靠性高等优点的热阴极用热子。采用新方法制备的热子在1100℃高温下寿命已超过3000 h,没有出现断路现象,目前在各种微波管上使用了新方法制备的热子,没有出现一只断路。

Spindt阴极金属颗粒粘附失效分析

Spindt型场发射阴极,在初期老炼过程中容易失效,其表现为发射尖锥和栅极间短路、漏电,或是真空电弧损伤。引起Spindt阴极失效的一个主要原因,分析认为是存在于发射尖锥表面、栅极边缘以及承载尖锥的二氧化硅空腔中的金属颗粒附着。这些金属颗粒,产生于双向沉积制作发射尖锥过程中,它们在牺牲层剥离时脱落,并且没有在随后的纯水清洗过程中得到有效去除。这些金属颗粒的存在,即便没有导致初期阴极失效,也可能成为阴极大电流应用,如微波真空功率器件应用的潜在障碍。研究中提出了在常规清洗工艺中引入超声波清洗和兆声波清洗,初步试验研究表明,振动频率28 k Hz的超声波清洗,容易造成阴极损伤,并且对微小颗粒的去除效果不好,而频率1 MHz的兆声波清洗,则可近似无损地将阴极失效率大幅降低。