一種螺旋線行波管慢波系統的裝配工藝的製作方法
2023-07-31 03:19:21
專利名稱：一種螺旋線行波管慢波系統的裝配工藝的製作方法
一種螺旋線行波管慢波系統的裝配工藝技術領域
本發明屬於微波真空電子器件領域，具體涉及一種螺旋線行波管慢波系統的裝配 工藝。
背景技術：
行波管是一種利用高速電子注與微波信號互作用將電子注的動能轉化為微波能 量的功率放大器件。行波管的應用範圍十分廣闊，幾乎所有的衛星通訊都使用行波管作為 末級放大器。在大多數雷達系統中都要使用一隻或若干只行波管作為產生高頻發射脈衝的 大功率放大器。此外，在其它設備中行波管還可以用在某些大功率放大器，如正交場放大器 的激勵級。
螺旋線行波管主要應用於寬帶場合。螺旋線行波管的慢波結構由真空管殼、設於 真空管殼內部的夾持杆及螺旋線組成。由於行波管螺旋線結構相當精密，因而必須為其提 供可靠的支撐。現代螺旋線行波管一般利用四周包圍螺旋線的夾持杆來提供優良的夾持和 散熱。由於夾持杆與螺旋線的交界處存在較大的溫度落差，螺旋線與夾持杆的裝配結構必 須採用能最大限度減小接觸熱阻的技術。常用的有三種基本的技術三角夾持法、擠壓夾持 法或熱膨脹夾持法、焊接法。
由於焊接夾持法技術中，螺旋線材料的選擇範圍要比三角夾持法和壓力夾持法 多，除鎢和鉬外還可使用銅。另外，在焊接結構中螺旋線與夾持杆已連為一體，從而降低了 螺旋線因過熱而燒壞的可能性，同時也減小了螺旋線與夾持杆之間熱接觸引起的損耗。目 前，焊接夾持法應用的範圍比較廣泛。
但實際上焊接方案實施起來非常困難。螺旋線與夾持杆焊接以後置於真空管殼內 部，由於夾持杆須與螺旋線的每一匝都進行焊接，每一根夾持杆都與螺旋線有幾十個接觸 點，同時為了保護螺旋線，每一根夾持杆的每一個接觸點都必須焊接牢固，並且在焊接完畢 之後，在螺旋線各匝之間必須除去夾持杆的金屬化塗層，因此螺旋線行波管慢波系統的焊 接定位工藝十分複雜。發明內容
本發明的目的在於提供一種簡單、易於操作的螺旋線行波管慢波系統的裝配工 藝。
為了實現上述目的，本發明採用的技術方案為
所述的螺旋線行波管的慢波結構由真空管殼、設於真空管殼內部的夾持杆及螺旋 線組成。
所述的螺旋線行波管慢波系統的裝配工藝構思為所述螺旋線、夾持杆及真空管 殼三者之間在一定條件下發生結晶反應，通過反應產生的結晶物來對三者進行裝配定位。
所述的螺旋線行波管慢性系統的裝配工藝，包括以下步驟
步驟一選取氧化鈹製作的夾持杆三根並對其進行清潔處理，選取無氧銅製作的螺旋線，選取無氧銅製作的真空管殼；
步驟二 製作設於螺旋線內側的內限位圓杆及設於真空管殼外側的外限位圓筒；
步驟三將步驟一所選螺旋線置於真空外殼的中心位置，在螺旋線及真空管殼間 推入夾持杆，夾持杆在空間位置上以真空管殼軸心為對稱中心均勻分布；
步驟四將步驟二製取的外限位圓筒套裝在步驟三中的真空管殼上，將內限位圓 杆推入螺旋線內側；
步驟五將經步驟四裝配好的部件首先放置於溫度為700°C 750°C、氣壓為 10、a的真空爐中加熱10 20min ；然後將爐內溫度降至180°C 200°C，並向真空爐內通 入乾燥的氧氣，氣壓為Kfpa，保持50 60min ；通過操作後，在螺旋線和真空管殼表面形成 一層均勻的氧化銅膜；
步驟六向步驟五中的真空爐中通入乾燥的氮氣，將溫度升至700°C 750°C，保 持10 20min ；在此過程中，氧化鈹夾持杆與無氧銅螺旋線及真空管殼間接觸的地方發生 結晶反應，使得夾持杆與螺旋線以及真空管殼粘接起來；
步驟七向步驟六的真空爐中再次通入乾燥的氫氣，將溫度降至600°C 650°C， 保持10 15min，通過氫氣將銅材表面的氧化銅層還原為純銅；
步驟八將經步驟七處理的部件緩慢降溫至室溫，等膨脹效應消失後，取出外限位 圓筒和內限位圓杆，得到裝配好的螺旋線行波管慢波結構。
所述步驟一選取的真空管殼、夾持杆及螺旋線材料導熱性能良好，有利於提高慢 波系統的散熱能力。
所述步驟二中，外限位圓筒的材料為膨脹係數遠低於無氧銅的鉬材或奧氏體不繡 鋼lCrl8Ni89Ti ；內限位圓杆的材料為45鋼等膨脹係數遠高於無氧銅的材料。
所述步驟一夾持杆的清潔方法一般為去離子水中超聲波清洗。
所述步驟六中結晶反應所得結晶物的主要成分是氧化銅與氧化亞銅的混合物。
本發明的優點在於所述的螺旋線行波管慢波系統的裝配工藝，通過使螺旋線、夾 持杆及真空管殼三者在一定條件下發生結晶反應，通過反應產生的結晶物來對三者進行裝 配定位。本發明步驟一選取的真空管殼、夾持杆及螺旋線材料導熱性能良好，有利於提高 慢波系統的散熱能力。本發明所述的工藝製作螺旋線行波管時，可在一個工序內完成螺旋 線的裝配夾持，而不需要裝配前對夾持杆進行金屬化處理以及裝配後去除多餘的金屬化塗 層。本發明不僅簡化了工藝，而且提高了裝配效率和精度。
下面對本發明說明書附圖表達的內容及圖中的標記作簡要說明
圖1為所述螺旋線行波管慢波系統安裝結構示意上述圖中的標記均為
1、螺旋線，2、夾持杆，3、真空管殼，4、外限位圓筒，5、內限位圓杆。
具體實施方式
下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細的 說明，以幫助本領域技術人員對本發明的構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。
現對照圖1，詳細講述本發明的實施例。
實施例一
所述的螺旋線行波管慢性系統的裝配工藝，包括以下步驟
步驟一選取氧化鈹製作的夾持杆2三根並對其進行清潔處理，選取無氧銅製作 的螺旋線1，選取無氧銅製作的真空管殼3 ；
步驟二 製作設於螺旋線1內側的內限位圓杆5及設於真空管殼3外側的外限位 圓筒4;
步驟三將步驟一所選螺旋線1置於真空外殼3的中心位置，在螺旋線1及真空管 殼3間推入夾持杆2，夾持杆2在空間位置上以真空管殼3軸心為對稱中心均勻分布；
步驟四將步驟二製取的外限位圓筒4套裝在步驟三中的真空管殼3上，將內限位 圓杆5推入螺旋線1內側；
步驟五將經步驟四裝配好的部件首先放置於溫度為700°C、氣壓為10_3pa的真 空爐中加熱20min;然後將爐內溫度降至180°C，並向真空爐內通入乾燥的氧氣，氣壓為 106pa，保持60min ；通過操作後，在螺旋線1和真空管殼3表面形成一層均勻的氧化銅膜；
步驟六向步驟五中的真空爐中通入乾燥的氮氣，將溫度升至700°C，保持20min ； 在此過程中，氧化鈹夾持杆2與無氧銅螺旋線1及真空管殼3間接觸的地方發生結晶反應， 使得夾持杆2與螺旋線1以及真空管殼3粘接起來；
步驟七向步驟六的真空爐中再次通入乾燥的氫氣，將溫度降至650°C，保持 lOmin，通過氫氣將螺旋線1和真空管殼3表面的氧化銅層還原為純銅；
步驟八將經步驟七處理的部件緩慢降溫至室溫，等膨脹效應消失後，取出外限位 圓筒4和內限位圓杆5，得到裝配好的螺旋線行波管慢波結構。
對步驟一所述的支持杆進行蒸碳處理，製作行波管的吸收器。
實施例二
所述的螺旋線行波管慢性系統的裝配工藝，包括以下步驟
步驟一選取氧化鈹製作的夾持杆2三根並對其進行清潔處理，選取無氧銅製作 的螺旋線1，選取無氧銅製作的真空管殼3 ；
步驟二 製作設於螺旋線1內側的內限位圓杆5及設於真空管殼3外側的外限位 圓筒4;
步驟三將步驟一所選螺旋線1置於真空外殼3的中心位置，在螺旋線1及真空管 殼3間推入夾持杆2，夾持杆2在空間位置上以真空管殼3軸心為對稱中心均勻分布；
步驟四將步驟二製取的外限位圓筒4套裝在步驟三中的真空管殼3上，將內限位 圓杆5推入螺旋線1內側；
步驟五將經步驟四裝配好的部件首先放置於溫度為750°C、氣壓為10_3pa的真 空爐中加熱IOmin ；然後將爐內溫度降至200°C，並向真空爐內通入乾燥的氧氣，氣壓為 106pa，保持50min ；通過操作後，在螺旋線1和真空管殼3表面形成一層均勻的氧化銅膜；
步驟六向步驟五中的真空爐中通入乾燥的氮氣，將溫度升至750°C，保持IOmin ； 在此過程中，氧化鈹夾持杆2與無氧銅螺旋線1及真空管殼3間接觸的地方發生結晶反應， 使得夾持杆2與螺旋線1以及真空管殼3粘接起來；
步驟七向步驟六的真空爐中再次通入乾燥的氫氣，將溫度降至600°C，保持615min，通過氫氣將螺旋線1和真空管殼3表面的氧化銅層還原為純銅；
步驟八將經步驟七處理的部件緩慢降溫至室溫，等膨脹效應消失後，取出外限位 圓筒4和內限位圓杆5，得到裝配好的螺旋線行波管慢波結構。
對步驟一所述的支持杆進行蒸碳處理，製作行波管的吸收器。
實施例三
所述的螺旋線行波管慢性系統的裝配工藝，包括以下步驟
步驟一選取氧化鈹製作的夾持杆2三根並對其進行清潔處理，選取無氧銅製作 的螺旋線1，選取無氧銅製作的真空管殼3 ；
步驟二 製作設於螺旋線1內側的內限位圓杆5及設於真空管殼3外側的外限位 圓筒4;
步驟三將步驟一所選螺旋線1置於真空外殼3的中心位置，在螺旋線1及真空管 殼3間推入夾持杆2，夾持杆2在空間位置上以真空管殼3軸心為對稱中心均勻分布；
步驟四將步驟二製取的外限位圓筒4套裝在步驟三中的真空管殼3上，將內限位 圓杆5推入螺旋線1內側；
步驟五將經步驟四裝配好的部件首先放置於溫度為725°C、氣壓為10_3pa的真 空爐中加熱15min;然後將爐內溫度降至190°C，並向真空爐內通入乾燥的氧氣，氣壓為 106pa，保持55min ；通過操作後，在螺旋線1和真空管殼3表面形成一層均勻的氧化銅膜；
步驟六向步驟五中的真空爐中通入乾燥的氮氣，將溫度升至725°C，保持15min ； 在此過程中，氧化鈹夾持杆2與無氧銅螺旋線1及真空管殼3間接觸的地方發生結晶反應， 使得夾持杆2與螺旋線1以及真空管殼3粘接起來；
步驟七向步驟六的真空爐中再次通入乾燥的氫氣，將溫度降至625°C，保持 12min，通過氫氣將螺旋線1和真空管殼3表面的氧化銅層還原為純銅；
步驟八將經步驟七處理的部件緩慢降溫至室溫，等膨脹效應消失後，取出外限位 圓筒4和內限位圓杆5，得到裝配好的螺旋線行波管慢波結構。
以上實施例一到實施例三中，所述步驟二中，外限位圓筒4的材料為膨脹係數遠 低於無氧銅的鉬材或奧氏體不繡鋼lCrl8M89Ti ；內限位圓杆5的材料為45鋼等膨脹係數 遠高於無氧銅的材料。
所述步驟一選取的真空管殼、夾持杆及螺旋線材料導熱性能良好，有利於提高慢 波系統的散熱能力。
所述步驟一夾持杆的清潔方法一般為去離子水中超聲波清洗。
所述步驟六中結晶反應所得結晶物的主要成分是氧化銅與氧化亞銅的混合物。
上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現並不受上述方式 的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改 進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍之內。權利要求
1.一種螺旋線行波管慢波系統的裝配工藝，所述的螺旋線行波管的慢波系統由真空管 殼、設於真空管殼內部的夾持杆及螺旋線組成，其特徵在於所述的螺旋線行波管慢性系統 的裝配工藝，包括以下步驟步驟一選取氧化鈹製作的夾持杆三根並對其進行清潔處理，選取無氧銅製作的螺旋 線，選取無氧銅製作的真空管殼；步驟二 製作設於螺旋線內側的內限位圓杆及設於真空管殼外側的外限位圓筒； 步驟三將步驟一所選螺旋線置於真空外殼的中心位置，在螺旋線及真空管殼間推入 夾持杆，夾持杆在空間位置上以真空管殼軸心為對稱中心均勻分布；步驟四將步驟二製取的外限位圓筒套裝在步驟三中的真空管殼上，將內限位圓杆推 入螺旋線內側；步驟五將經步驟四裝配好的部件首先放置於溫度為700°C 750°C、氣壓為10_3pa的 真空爐中加熱10 20min ；然後將爐內溫度降至180°C 200°C，並向真空爐內通入乾燥的 氧氣，氣壓為Kfpa，保持50 60min ；通過操作後，在螺旋線和真空管殼表面形成一層均勻 的氧化銅膜；步驟六向步驟五中的真空爐中通入乾燥的氮氣，將溫度升至700°C 750°C，保持 10 20min ；在此過程中，氧化鈹夾持杆與無氧銅螺旋線及真空管殼間接觸的地方發生結 晶反應，使得夾持杆與螺旋線以及真空管殼粘接起來；步驟七向步驟六的真空爐中再次通入乾燥的氫氣，將溫度降至600°C 650°C，保持 10 15min，通過氫氣將銅材表面的氧化銅層還原為純銅；步驟八將經步驟七處理的部件緩慢降溫至室溫，等膨脹效應消失後，取出外限位圓筒 和內限位圓杆，得到裝配好的螺旋線行波管慢波結構。
2.按照權利要求1所述的螺旋形行波管慢波系統的裝配工藝，其特徵在於 所述的螺旋線行波管慢性系統的裝配工藝，包括以下步驟步驟一選取氧化鈹製作的夾持杆三根並對其進行清潔處理，選取無氧銅製作的螺旋 線，選取無氧銅製作的真空管殼；步驟二 製作設於螺旋線內側的內限位圓杆及設於真空管殼外側的外限位圓筒； 步驟三將步驟一所選螺旋線置於真空外殼的中心位置，在螺旋線及真空管殼間推入 夾持杆，夾持杆在空間位置上以真空管殼軸心為對稱中心均勻分布；步驟四將步驟二製取的外限位圓筒套裝在步驟三中的真空管殼上，將內限位圓杆推 入螺旋線內側；步驟五將經步驟四裝配好的部件首先放置於溫度為700°C 725°C、氣壓為10_3pa的 真空爐中加熱10 15min ；然後將爐內溫度降至180°C 190°C，並向真空爐內通入乾燥的 氧氣，氣壓為IOfiPa,保持50 55min ；通過操作後，在螺旋線和真空管殼表面形成一層均勻 的氧化銅膜；步驟六向步驟五中的真空爐中通入乾燥的氮氣，將溫度升至700°C 725°C，保持 10 15min ；在此過程中，氧化鈹夾持杆與無氧銅螺旋線及真空管殼間接觸的地方發生結 晶反應，使得夾持杆與螺旋線以及真空管殼粘接起來；步驟七向步驟六的真空爐中再次通入乾燥的氫氣，將溫度降至600°C 625°C，保持 10 12min，通過氫氣將銅材表面的氧化銅層還原為純銅；步驟八將經步驟七處理的部件緩慢降溫至室溫，等膨脹效應消失後，取出外限位圓筒 和內限位圓杆，得到裝配好的螺旋線行波管慢波結構。
3.按照權利要求1所述的螺旋形行波管慢波系統的裝配工藝，其特徵在於 所述的螺旋線行波管慢性系統的裝配工藝，包括以下步驟步驟一選取氧化鈹製作的夾持杆三根並對其進行清潔處理，選取無氧銅製作的螺旋 線，選取無氧銅製作的真空管殼；步驟二 製作設於螺旋線內側的內限位圓杆及設於真空管殼外側的外限位圓筒； 步驟三將步驟一所選螺旋線置於真空外殼的中心位置，在螺旋線及真空管殼間推入 夾持杆，夾持杆在空間位置上以真空管殼軸心為對稱中心均勻分布；步驟四將步驟二製取的外限位圓筒套裝在步驟三中的真空管殼上，將內限位圓杆推 入螺旋線內側；步驟五將經步驟四裝配好的部件首先放置於溫度為725°C 750°C、氣壓為10_3pa的 真空爐中加熱15 20min ；然後將爐內溫度降至190°C 200°C，並向真空爐內通入乾燥的 氧氣，氣壓為Kfpa，保持55 60min ；通過操作後，在螺旋線和真空管殼表面形成一層均勻 的氧化銅膜；步驟六向步驟五中的真空爐中通入乾燥的氮氣，將溫度升至725°C 750°C，保持 15 20min ；在此過程中，氧化鈹夾持杆與無氧銅螺旋線及真空管殼間接觸的地方發生結 晶反應，使得夾持杆與螺旋線以及真空管殼粘接起來；步驟七向步驟六的真空爐中再次通入乾燥的氫氣，將溫度降至625°C 650°C，保持 12 15min，通過氫氣將銅材表面的氧化銅層還原為純銅；步驟八將經步驟七處理的部件緩慢降溫至室溫，等膨脹效應消失後，取出外限位圓筒 和內限位圓杆，得到裝配好的螺旋線行波管慢波結構。
4.按照權利要求1或2或3所述的螺旋形行波管慢波系統的裝配工藝，其特徵在於所 述步驟二中，外限位圓筒材料為鉬或奧氏體不繡鋼lCrl8Ni89Ti ；內限位圓杆的材料為45 鋼。
5.按照權利要求4所述的螺旋形行波管慢波系統的裝配工藝，其特徵在於所述步驟 六中結晶反應所得結晶物的主要成分是氧化銅與氧化亞銅的混合物。
全文摘要
本發明公開了一種螺旋線行波管慢波系統的裝配工藝，包括選取夾持杆、螺旋線及真空管殼的步驟；製作內限位圓杆及外限位圓筒的步驟；裝配螺旋線、支持杆、真空管殼、外限位圓筒及內限位圓杆的步驟；在螺旋線和真空管殼表面形成氧化銅膜的步驟；使螺旋線及真空管殼間接觸發生結晶反應並使夾持杆與螺旋線以及真空管殼粘接的步驟；將螺旋線和真空管殼表面的氧化銅層還原為純銅的步驟；取出外限位圓筒和內限位圓杆的步驟。使用本發明工藝製作螺旋線行波管時，可在一個工序內完成螺旋線的裝配夾持，而不需要裝配前對夾持杆進行金屬化處理以及裝配好後去除多餘的金屬化塗層。本發明不僅簡化了工藝，且提高了裝配效率和精度。
文檔編號H01J9/24GK102044392SQ20101058534
公開日2011年5月4日 申請日期2010年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者吳華夏, 方衛, 江祝苗, 沈旭東, 肖兵 申請人:安徽華東光電技術研究所