【摘 要】
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磁控管作为一种电子器件已被证明是最高效和经济的工业用微波发生器[1,2].阴极是磁控管的关键部件之一,它的品质直接影响磁控管的输出功率和寿命.在连续波大功率磁控管中,通常采用直热式纯钨丝阴极,纯钨丝阴极具有发射稳定性好、耐电子离子轰击能力强、抗中毒性能强等优点[3].但随着连续波磁控管输出功率需求的进一步增大(大于15kW),纯W 丝阴极已不能满足其使用要求[4].以15kW 连续波磁控管为例,纯
【机 构】
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中国科学院电子学研究所,中国科学院高功率微波源与技术重点实验室,北京100190
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磁控管作为一种电子器件已被证明是最高效和经济的工业用微波发生器[1,2].阴极是磁控管的关键部件之一,它的品质直接影响磁控管的输出功率和寿命.在连续波大功率磁控管中,通常采用直热式纯钨丝阴极,纯钨丝阴极具有发射稳定性好、耐电子离子轰击能力强、抗中毒性能强等优点[3].但随着连续波磁控管输出功率需求的进一步增大(大于15kW),纯W 丝阴极已不能满足其使用要求[4].以15kW 连续波磁控管为例,纯W 丝阴极工作温度一般在2200℃左右.阴极工作温度越高,钨丝蒸发率就越大,阴极寿命就越短.因此,降低阴极的工作温度是延长阴极寿命最有效的方法之一.另外一种延长阴极寿命的方法是提高阴极的次级发射系数,可以在保持阳极总流不变时降低电子对阴极的回轰,从而延长阴极寿命.本文主要介绍一种新型W-Re 合金阴极的研究及其在2450Hz/15kW 连续波磁控管中的应用.主要内容包括该新型阴极的制备、热发射电流密度、次级发射系数、寿命测试及其在磁控管中的应用情况.结果 表明,5wt％Re-W 合金阴极在1600℃工作温度下热发射电流密度可以达到0.10 A/cm2,比纯W 阴极的工作温度降低约200℃.该合金阴极的次级发射系数为1.8,大于相同条件下测试纯W 丝阴极的次级发射系数.实验数据表明该阴极在热发射支取0.4A/cm2 时,寿命超过3000 小时,试验还在进行中.该新型阴极在15kW 连续波磁控管中的应用,阴极预热电流只需40A,比纯W 丝阴极的低7A,正常工作电流为24A,比纯W丝阴极的低5A.
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