專利名稱：磁控管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及磁控管。
背景技術(shù)：
參照附圖中的圖1，該圖I是已知磁控管的軸向截面圖，已知磁控管包括中空陽(yáng)極1，總體上由附圖標(biāo)記2來(lái)表示的陰極延伸穿入中空陽(yáng)極I。RF功率可以由容納在陶瓷圓罩B中的耦合器A從陽(yáng)極引出耦合到波導(dǎo)(未示出)中。輸入功率由陰極與陽(yáng)極之間的HTd. c.電源3來(lái)提供，其中陽(yáng)極典型地處于地電位而陰極處于高負(fù)電位。陽(yáng)極與陰極之間的互作用空間被抽真空，以便抑制陽(yáng)極與陰極之間的HT電壓，絕緣材料的套管4形成真空封殼的一部分。套管4由合金套管5、6分別接合到陽(yáng)極和陰極。陰極是中空的，并且包括用于
容納芯8的外部套管7,并且陰極的發(fā)射部是白熾燈絲螺旋絲極(bright emitter helicalfilament) 90為在上端封閉真空封殼，陰極套管的向外發(fā)光區(qū)域10通過合金套管11、12而接合到芯8的端部，所述合金套管11、12彼此間由絕緣套管13分隔。套管11、12由科瓦合金(鎳鈷鐵合金)制成，以便具有與陶瓷材料的絕緣套管13的熱膨脹系數(shù)匹配的熱膨脹系數(shù)。在芯的頭部與陰極外部套管的發(fā)光部分之間施加用于對(duì)絲極進(jìn)行加熱的電源。電源包括總體上由附圖標(biāo)記14表示的隔離變壓器，該隔離變壓器的一次側(cè)由輸電干線(mains)C驅(qū)動(dòng)并且還接地，二次側(cè)的輸出疊加在由d. c.電源3施加到陰極的高負(fù)電壓上。該變壓器運(yùn)行在電源頻率，但這是不利的，這是因?yàn)橐淮蝹?cè)與二次側(cè)之間的絕緣裝置沉重且龐大。優(yōu)選地使變壓器14以高頻運(yùn)行，因?yàn)檫@會(huì)使得變壓器的尺寸和重量顯著地減小。然而，變壓器14以高頻運(yùn)行的缺點(diǎn)是會(huì)引起顯著變熱和功率損耗，這是因?yàn)楹辖鹛坠?1、12的材料會(huì)耗散功率。因而，來(lái)自變壓器14的二次側(cè)的高頻電源會(huì)產(chǎn)生沿芯8流動(dòng)并沿發(fā)光區(qū)域10返回的高頻交變電流。由于科瓦合金是鐵磁材料，所以電流流過龐大的套管12且以高頻進(jìn)行交變會(huì)產(chǎn)生顯著的磁通量。這反過來(lái)又會(huì)在套管12中產(chǎn)生電流，而所產(chǎn)生的電流會(huì)引起功率損耗。同樣的情況發(fā)生在套管11上。JP 3-187129中已經(jīng)提出了一種用于磁控管的電容器型HV輸入端，該輸入端上涂覆有導(dǎo)電層并且承載高頻絲極電流。

發(fā)明內(nèi)容
本公開提供了一種磁控管，該磁控管的陰極包括由鐵合金套管加以接合的兩個(gè)部分，所述鐵合金套管由絕緣材料套管來(lái)間隔，所述鐵合金套管在被使用時(shí)因用于對(duì)所述陰極進(jìn)行加熱的高頻電源而在所述鐵合金套管中感應(yīng)出磁通量，并且所述鐵合金套管具有導(dǎo)電材料的表面涂層。該涂層使得鐵合金套管中因高頻電源所致由磁通量感應(yīng)出的陰極加熱電流所引起的功率損耗降低。


現(xiàn)在將參照附圖、借助示例，詳細(xì)地描述實(shí)施本公開的一種方法，其中圖I是已知磁控管的軸向截面圖；以及圖2是本公開的磁控管的套管12的放大透視圖。
具體實(shí)施例方式貫穿全部附圖，相同的附圖標(biāo)記始終表示相同的部分。本公開的磁控管不同于已知磁控管之處包括絲極(陰極)加熱電源的類型不同 以及套管11、12不同。僅示出套管12(套管11是相同的)，這是因?yàn)樵趫DI中示出了磁控管的剩余部分。根據(jù)本公開，變壓器14的輸入由高頻轉(zhuǎn)換模式電源C驅(qū)動(dòng)，而不是以電源頻率驅(qū)動(dòng)。因此，與運(yùn)行在電源頻率下的變壓器相比，該隔離變壓器的體積大大地減小。此外，根據(jù)本公開，套管11、12如之前所描述的那樣為科瓦合金，但是現(xiàn)在具有導(dǎo)電材料的表面涂層15。參照?qǐng)D2，因流經(jīng)陰極2的套管7和芯8的高頻交變電流(高頻交變電流在圖2中以符號(hào)D示出，箭頭表示在環(huán)路中的某一時(shí)刻的電流)所致，角向的磁通量Ml繞套管12循環(huán)。套管12的圓周上的各增加部分上會(huì)有感應(yīng)磁通量，并且這將引起以下效應(yīng)在平行于套管12的軸線的方向上，產(chǎn)生繞套管12的各增加部分的電流回路i。而反過來(lái)，這些電流在套管12中感應(yīng)出與磁通量Ml的方向相反、用于抵消磁通量Ml的角向磁通量M2。這遵守楞次定律，也可以被認(rèn)為與變壓器的次級(jí)線圈的短路線匝(shorted turn)類似。因?yàn)樘坠芎托局械碾娏鳛楦哳l，所以感應(yīng)磁場(chǎng)將是高頻交變場(chǎng)，并且感應(yīng)電流i將同樣為高頻。于是，由于集膚效應(yīng)(skin effect)所致，高頻電流i將主要地承載在導(dǎo)電材料的表面涂層中，而科瓦合金本身所承載的高頻電流極少。因此，科瓦合金自身的變熱和損耗都極小。這種布置的優(yōu)點(diǎn)是磁控管仍可取得與之前利用在電源頻率下運(yùn)行的加熱電源情況下同樣的性能，但是加熱電源和隔離變壓器現(xiàn)在由更小、更輕并且更廉價(jià)的部件來(lái)實(shí)現(xiàn)(例如，運(yùn)行在50或60Hz下的隔離變壓器可能重約100公斤，而運(yùn)行在15kHz的隔離變壓器可能僅重I公斤)。用導(dǎo)電材料涂覆套管的整個(gè)內(nèi)部曲表面和外部曲表面很方便，但這不是必須的。例如，可以僅涂覆套管的內(nèi)部曲表面，或者僅涂覆套管的的外部曲表面。而且，無(wú)論是僅涂覆一個(gè)曲表面還是涂覆兩個(gè)曲表面，涂層都并非一定為完整的。例如，涂層可采用在軸向方向上延伸的若干道導(dǎo)電材料的形式，也可采用網(wǎng)狀形式。導(dǎo)電材料優(yōu)選為銅，但也可以使用除了銅之外的導(dǎo)電材料，例如銀或具有低電阻率的任何其它材料。在導(dǎo)電材料為銅的情況下，可在內(nèi)部曲表面和外部曲表面上設(shè)置相同的、I微米(10-6m)到50微米之間的涂層厚度，優(yōu)選地為5微米到30微米之間。此外，用于支持導(dǎo)電層的套管的材料并非一定為科瓦合金?？梢允褂门蛎浵禂?shù)與絕緣套管的膨脹系數(shù)匹配的其它鐵合金，例如，鎳-鐵族合金。轉(zhuǎn)換模式電源C的頻率可以在I千赫茲至I兆赫茲的范圍內(nèi)，但是優(yōu)選地在10千赫茲至500千赫茲的范圍內(nèi)。電源C并非一定是轉(zhuǎn)換 模式。可以替代性地使用其他的高頻電源設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種磁控管，該磁控管的陰極包括由鐵合金套管加以接合的兩個(gè)部分，所述鐵合金套管由絕緣材料套管來(lái)間隔，所述鐵合金套管在被使用時(shí)因用于對(duì)所述陰極進(jìn)行加熱的高頻電源而在所述鐵合金套管中感應(yīng)出磁通量，并且所述鐵合金套管具有導(dǎo)電材料的表面涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磁控管，其中所述高頻電源的頻率在I千赫茲至I兆赫茲的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁控管，其中所述高頻電源的頻率在5千赫茲至500千赫茲的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的磁控管，其中所述導(dǎo)電材料在所述鐵合金套管的內(nèi)部曲表面和外部曲表面上都是連貫的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁控管，其中所述導(dǎo)電涂層的厚度在I微米至50微米的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁控管，其中所述導(dǎo)電涂層的厚度在5微米至30微米的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的磁控管，其中所述導(dǎo)電材料是銅。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的磁控管，其中所述套管的鐵合金是鎳鈷鐵合金。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁控管，其中所述鐵合金是科瓦合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)所述的磁控管，其中所述絕緣材料是陶瓷材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求I至10中任一項(xiàng)所述的磁控管，其中所述陰極的兩個(gè)部分是外部套管和內(nèi)部芯。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的磁控管，其中所述鐵合金套管到所述絕緣材料套管的連接是真空密封連接。
全文摘要
磁控管具有陽(yáng)極(1)和總體上由附圖標(biāo)記(2)來(lái)表示的陰極，其中陰極包括由鐵合金套管(11、12)加以接合的兩個(gè)部分，所述鐵合金套管(11、12)由絕緣材料套管(13)間隔開，所述鐵合金套管適于連接到用于對(duì)該陰極進(jìn)行加熱的電源(14)的相反電極上。典型地，輸電干線隔離變壓器已經(jīng)用于電源。根據(jù)本公開，較小體積的高頻電源用于對(duì)陰極進(jìn)行加熱，并且鐵合金套管具有導(dǎo)電材料的表面涂層(15)。由于集膚效應(yīng)所致，由電源的高頻電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)感應(yīng)出的電流很大程度上被限制在導(dǎo)電涂層上，從而避免了若無(wú)該表面涂層而將在鐵合金本身中產(chǎn)生的變熱和損耗。
文檔編號(hào)H01J23/14GK102822937SQ201180016306
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者D·伯納德·弗克斯, R·理查德森 申請(qǐng)人:E2V技術(shù)(英國(guó))有限公司