用于无截获栅控电子枪装配的工装夹具及对栅方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于无截获栅控电子枪装配的工装夹具及对栅方法。该工装夹具包括：定位盖和N个定位螺钉。其中，定位盖呈圆盖状结构，其中间位置沿轴向向下形成空心圆柱，该空心圆柱的中间通孔作为观察窗；定位盖上，在空心圆柱与扇形通孔之间沿轴向形成N个螺孔，N个定位螺钉分别穿过相应螺孔，伸入栅极头圆筒状结构周围的N个定位圆孔中，定位盖在圆周方向沿轴向形成M个焊接通孔。利用本发明能高效地对准控制栅和阴影栅，并调节控制栅与阴极上表面的平行度和同心度，从而保证了阴极、阴影栅和控制栅等关键零部件之间的结构参数。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子行业电真空【技术领域】，尤其涉及一种用于无截获栅控电子枪装配 的工装夹具及对栅方法。 用于无截获栅控电子枪装配的工装夹具及对栅方法
【背景技术】
[0002] 栅控行波管以其工作稳定、调整电压低、频带宽、功率大、通风散热结构设计相对 简单、体积小、重量轻等特点，在雷达发射机中的应用日益广泛。在阴极与阳极之间装一个 控制栅便构成栅控电子枪，这种控制电子注的方式就成为栅极控制。在这种情况下，通过在 控制栅上施加负直流电位来截止阴极电子的发射，或者施加正脉冲调制信号来控制阴极电 子的发射。由于控制栅和阴极的距离很近，仅用较低的脉冲电压即可对电子注进行控制，所 以工作电压比较低。
[0003] 无截获栅控电子枪是在控制栅和阴极之间加入一个与阴极同电位的阴影栅，阴影 栅的栅丝与控制栅的栅丝对齐，工作时正对阴影栅下的阴极由于阴影栅与阴极同电位发射 被抑制，另一些靠近阴影栅的电子则因为阴影栅电位而被迫通过未被遮挡的小单元，使控 制栅得到遮挡而截获的电流大为减少，提高枪的可靠性。
[0004] 无截获栅控电子枪的装配与焊接是将阴极、阴影栅、控制栅、栅极头和阳极等按照 设计和工艺要求装配焊接在电子枪壳的内部，形成一个具有特定结构和尺寸的电子光学系 统，使阴极发射的电流在静电场的作用下形成具有所需形状和尺寸的电子注。
[0005] 电子枪组件是行波管电子光学系统的起点，其结构参数（如：同轴度、平行度、极 间距离等）对电子注形态的影响十分敏感。无截获栅控电子枪对电子枪零件装配要求极 高，必须保证阴影栅、控制栅、栅极头和阳极等关键零部件之间的结构参数，否则影响到电 子注的聚焦以及电子注的层流性；阴影栅和控制栅的栅丝对准精度对电子注的成形以及行 波管的通过率等有重要影响。必须通过恰当的工装夹具保证关键零部件之间的结构参数， 进而满足高通过率、大工作比、无截获栅控电子枪研制的需要。
[0006] 目前，无截获栅控电子枪装配的步骤如下：
[0007] 步骤一：用激光焊接方式将阴影栅焊接阴零件上，阴零件指阴极和阴极筒；
[0008] 步骤二：将阴支筒、热屏、热屏支撑筒和外屏筒分别焊接在阴极筒外，构成阴极组 件；
[0009] 步骤三：将焊接好的阴极组件插入已经检测合格的电子枪外壳内。
[0010] 步骤四：将栅极头和控制栅焊好，构成栅极组件。
[0011] 步骤五：将栅极组件插入电子枪外壳另一端，通过上下移动阴极组件来调节控制 栅与阴极上表面的距离，通过旋转栅极组件来对准控制栅和阴影栅的栅丝，并观察控制栅 与阴极上表面的平行度和同心度。
[0012] 其中，步骤五是无截获栅控电子枪装配的核心，控制栅和阴影栅的栅丝对准精度、 控制栅与阴极上表面的平行度和同心度对电子注的成形以及行波管的通过率等有重要影 响，必须通过恰当的工装夹具来保证。
[0013] 然而，在实现本发明的过程中， 申请人:发现上述无截获栅控电子枪装配过程中，控 制栅和阴影栅的栅丝对准工序复杂，精度低，导致无截获栅控电子枪整体的装配精度不高， 控制栅对电子注的截获很大。
【发明内容】
[0014] (一）要解决的技术问题
[0015] 鉴于上述技术问题，本发明提供了一种用于无截获栅控电子枪装配的工装夹具及 对栅方法，以提高控制栅和阴影栅的对栅精度。
[0016] (二）技术方案
[0017] 根据本发明的一个方面，提供了一种用于无截获栅控电子枪装配的工装夹具。无 截获栅控电子枪10包括：阴极组件、栅极组件和电子枪外壳11，其中：阴极组件，固定于电 子枪外壳11内，包括：阴极12 ;以及阴影栅13,安装于阴极12上；栅极组件，位于电子枪外 壳11内，阴极组件的上方，包括：栅极头14,呈圆筒状结构；控制栅15,焊接于在栅极头的 圆筒状结构的中心孔内，阴影栅13的上方14 ;在栅极头的圆筒状结构的外侧，开设N个定 位圆孔16。工装夹具包括：定位盖21和N个定位螺钉，其中：定位盖21呈圆盖状结构，可 扣接于电子枪外壳11的顶部并沿其中心轴线转动，其中间位置沿轴向向下形成空心圆柱 210,该空心圆柱210的中间通孔作为观察窗，对准栅极头21的圆筒状结构的中心孔，用于 观察下方控制栅22和阴影栅13的对准情况；定位盖21上，在空心圆柱210与扇形通孔212 之间沿轴向形成N个螺孔，N个定位螺钉分别穿过相应螺孔，伸入栅极头21圆筒状结构周 围的N个定位圆孔16中，在装配过程中，定位盖21通过该N个定位螺钉拨动下方的栅极头 21 -起转动，以对准的控制栅22和阴影栅13;定位盖在圆周方向沿轴向形成Μ个的焊接通 孔，该Μ个焊接通孔用于控制栅22和阴影栅13对准后，将栅极头焊接于电子枪外壳上，其 中，Μ > 1，Ν > 1。
[0018] 根据本发明的一个方面，提供了一种用于无截获栅控电子枪装配的对栅方法。该 对栅方法包括：步骤Α，将阴影栅13固定于阴极组件上，将阴极组件固定于电子枪外壳11 内；步骤Β，将控制栅15固定于栅极头14圆筒状结构的内部，将栅极头14可转动的安装于 电子枪外壳11内，阴极组件的上方；步骤C，将定位螺钉22、23通过定位盖21插入栅极头14 圆筒状结构外侧的定位圆孔16中；步骤D，通过定位盖21空心圆柱的中间通孔，观察下方 控制栅22和阴影栅13的对准情况；步骤Ε，旋转定位盖21，通过定位螺钉22、23拨动下方 的栅极头14转动，同时带动控制栅15转动，直至两者对准；步骤F，上下调节定位螺钉22、 23,通过空心圆柱的中间通孔观察，使控制栅22和阴极上表面的距离为预设距离；步骤G， 通过焊接通孔将栅极组件焊接于电子枪外壳上；步骤Η，将阴极组件焊接于电子枪外壳上。 [0019](三）有益效果
[0020] 从上述技术方案可以看出，本发明用于无截获栅控电子枪装配的工装夹具保证控 制栅上表面和阴极表面的距离为0. 7±0. 005mm，同心度在0. 01mm以内，采用该套工装夹具 能高效的对准控制栅和阴影栅，并调节控制栅与阴极上表面的平行度和同心度，从而保证 了阴极、阴影栅和控制栅等关键零部件之间的结构参数。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1A为根据本发明实施例用于无截获栅控电子枪装配的工装夹具与阴极组件、 栅极组件、电子枪外壳装配后的剖面示意图；
[0022] 图1Β为根据本发明实施例用于无截获栅控电子枪装配的工装夹具与阴极组件、 栅极组件、电子枪外壳装配后的爆炸图；
[0023] 图2为图1所示栅极组件的剖视图；
[0024] 图3为图1所示工装夹具中定位盖倒置后的立体图；
[0025] 图4为图1所示工装夹具中定位盖的剖视图；
[0026] 图5为图1所示工装夹具中定位盖的俯视图；
[0027] 图6为图1所示工装夹具中螺钉的剖视图。
[0028] 【本发明主要元件符号说明】
[0029] 10-无截获栅控电子枪
[0030] 11-电气枪外壳； 12-阴极；
[0031] 13-阴影栅； 14-栅极头；
[0032] 15-控制栅； 16-定位圆孔；
[0033] 20-工装夹具；
[0034] 21-定位盖； 22、23_ 螺钉；
[0035] 210-空心圆柱； 211-圆形台阶；
[0036] 212-扇形通孔； 213-螺孔；
[0037] 221-旋转部； 222-螺纹部；
[0038] 223-拨动部。
【具体实施方式】
[0039] 为使本发明的目的、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，对本发明进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部 分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属【技术领域】中普通技术人员 所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等 于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。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。因此，使用的 方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。
[0040] 本发明工装夹具用于在无截获栅控电子枪装配中对准控制栅与阴影栅，降低栅网 对电子注的截获，提1?电子枪的性能。
[0041] 在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种用于无截获栅控电子枪装配的工装 夹具。图1A为根据本发明实施例工装夹具与无截获电子枪装配后的剖面示意图。图1B为 根据本发明实施例工装夹具与无截获电子枪装配后的爆炸图。
[0042] 请参照图1A和图1B，无截获电子枪10包括：电子枪外壳11、阴极组件和栅极组 件。其中，该阴极组件包括：阴极12,沿轴向固定于电子枪外壳11内部；以及阴影栅13,安 装于阴极上并与阴极对准。该阴影栅13与阴极12同电位，以抑制正对阴影栅13栅丝下的 阴极12电子发射。阴影栅13为由同心圆环按定角均分的径向辐射丝组成的网状结构的轮 辐栅，
[0043] 图2为图1所示无截获电子枪中栅极组件的剖视图。请参照图1A、图1B和图2， 栅极组件位于电子枪外壳11内，包括：栅极14,呈圆筒状结构；控制栅15,安装在栅极头圆 筒状结构的内部，正对下方的阴影栅13。控制栅的栅丝球面向下凸出，上表面为平面焊接 于栅极14出口。该控制栅13为由同心圆环按定角均分的径向辐射丝组成的轮辐栅网状结 构，网眼尺寸较小，与阴影栅的网孔不易对准。
[0044] 在现有无截获栅控电子枪装配技术中，由于控制栅15与阴影栅13的栅丝不易对 准，阴影栅13不能为控制栅15遮挡全部电子，阴影栅13和控制栅15之间的同心度和平行 度难于保证，导致控制栅15对电子的截获很大。本发明的目的即是提供一种用于在无截 获栅控电子枪装配中对准控制栅与阴影栅的栅丝的工装夹具，在观察控制栅和阴影栅对准 后，调节阴影栅13和控制栅15之间同心度和平行度，在焊接点将栅极组件和阴极组件分别 焊接于电子枪壳内。
[0045] 在栅极头圆筒状结构的外侧，即控制栅的两侧，设置两定位圆孔16。该两定位圆孔 16将与工装夹具中的螺钉的下端相匹配。
[0046] 如图1A和图1B所示，本实施例工装夹具20包括：定位盖21和两个定位螺钉22、 23〇
[0047] 图3为图1所示无截获栅控电子枪中工装夹具中定位盖倒置后的立体图。请参照 图1和图3,该定位盖21呈圆盖状结构，其内径等于或略大于电子枪外壳11顶部的外径。 该定位盖21可扣接于电子枪外壳11的顶部，并可沿其中心轴线转动。
[0048] 该定位盖21的中间位置沿定位盖轴向形成朝向下方的空心圆柱210。通过空心圆 柱的中间通孔，可以观察下方的控制栅15与阴影栅13的对准情况。空心圆柱210的下端 形成圆形台阶211。该圆形台阶211的外径等于栅极头21圆筒状结构的内径。定位盖21 的内沿与圆形台阶211内沿的同心度在0.01mm以内。在装配过程中，该圆形台阶211伸入 栅极头圆筒状结构内。
[0049] 图4为图1所示无截获栅控电子枪中工装夹具中定位盖的剖视图，图5为图1所 示无截获栅控电子枪中工装夹具中定位盖的俯视图。请参照图4和图5,该定位盖21的圆 周位置沿定位盖轴向形成四个均匀分布的扇形通孔212,该扇形通孔212的内沿的半径小 于或等于栅极头21外沿的半径，宽度等于或大于3mm，角度等于或大于60°。通过四个扇 形通孔212,可以将栅极组件与电子枪外壳11采用激光焊接的方式焊接。
[0050] 该空心圆柱210与扇形通孔212之间沿定位盖轴向形成两个均匀分布的螺孔 213,两个螺孔213的中心距离等于栅极头上的定位圆孔16中心距离，该螺孔213的直径为 Φ2πιιη〇
[0051] 图6为图1所示无截获栅控电子枪中工装夹具中定位螺钉的剖视图。请参照图6， 两定位螺钉22、23为均为"一字口 "螺钉。该两个定位螺钉完全相同，其总体上分为：旋转 部221、螺纹部222和拨动部223。其中，旋转部位于定位螺钉的上部；螺纹部222位于定位 螺钉的中部，与定位盖上的螺孔相匹配；拨动部223呈圆柱状，位于定位螺钉的下部，与栅 极头的圆筒状结构外侧的定位圆孔16相匹配，其直径等于或略小于定位圆孔的直径。
[0052] 至此，本实施例工装夹具介绍完毕，以下介绍采用该工装夹具装配无截获电子枪 的工作过程：
[0053] 步骤Α，将阴影栅13安装于阴极组件上，将阴极组件固定于电子枪外壳11内；
[0054] 步骤B，将控制栅15固定于栅极头14圆筒状结构的内部，将栅极头14可转动的安 装于电子枪外壳11内，阴极组件的上方；
[0055] 步骤C，将定位螺钉22、23通过定位盖21插入栅极头圆筒状结构外侧的定位圆孔 16中；
[0056] 步骤D，旋转定位盖21，通过定位螺钉22、23拨动下方的栅极头14转动，同时带动 控制栅15转动；
[0057] 步骤E，通过定位盖空心圆柱的中间通孔，观察下方控制栅22和阴影栅13的对准 情况，直至两者对准；
[0058] 步骤F，上下调节螺钉，通过空心圆柱的中间通孔观察，使控制栅22和阴极上表面 的距离为 〇. 70 ±0. 005mm ;
[0059] 步骤G，通过四个扇形通孔将栅极组件采用激光焊接方式焊接于电子枪外壳上；
[0060] 步骤H，将阴极组件采用激光焊接方式焊接于电子枪外壳上。
[0061] 至此，已经结合附图对本实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员 应当对本发明用于无截获栅控电子枪对栅的工装夹具有了清楚的认识。
[0062] 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，例如：
[0063] (1)除了轮辐栅，阴影栅和控制栅还可以是相同结构的以下类型中的一种：方格 栅、六角蜂房栅等；
[0064] (2)除了扇形之外，用于焊接的孔的形状还可以是三角形、长方形等形状；
[0065] (3)扇形通孔的数目、定位螺钉的数目等均可以自由选择，只要大于一个即可。
[0066] 综上所述，本发明可以极大地保证无截获栅控电子枪的栅丝对中精度、控制栅与 阴极上表面的距离以及栅极头与电子枪外壳顶部的同心度，提高无截获栅控电子枪的装配 精度，降低控制栅中栅网对电子注的截获，提高电子枪的性能。
[0067] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、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，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
【权利要求】
1. 一种用于无截获栅控电子枪装配的工装夹具，其特征在于： 所述无截获栅控电子枪（10)包括：阴极组件、栅极组件和电子枪外壳（11)，其中： 所述阴极组件，固定于电子枪外壳（11)内，包括：阴极（12);以及阴影栅（13)，安装于 阴极（12)上； 所述栅极组件，位于电子枪外壳（11)内，阴极组件的上方，包括：栅极头（14)，呈圆 筒状结构；控制栅（15)，焊接在栅极头的圆筒状结构的中心孔内，所述阴影栅（13)的上方 (14);在栅极头的圆筒状结构的外侧，开设N个定位圆孔（16); 所述工装夹具包括：定位盖（21)和N个定位螺钉，其中： 所述定位盖（21)呈圆盖状结构，可扣接于电子枪外壳（11)的顶部并沿其中心轴线转 动，其中间位置沿轴向向下形成空心圆柱（210)，该空心圆柱（210)的中间通孔作为观察 窗，对准所述栅极头（21)的圆筒状结构的中心孔，用于观察下方控制栅（22)和阴影栅（13) 的对准情况； 所述定位盖（21)上，在所述空心圆柱（210)与扇形通孔（212)之间沿轴向形成N个螺 孔，所述N个定位螺钉分别穿过相应螺孔，伸入栅极头（21)圆筒状结构周围的N个定位圆 孔（16)中，在装配过程中，所述定位盖（21)通过该N个定位螺钉拨动下方的栅极头（21) 一起转动，以对准所述的控制栅（22)和阴影栅（13); 所述定位盖在圆周方向沿轴向形成Μ个焊接通孔，该Μ个焊接通孔用于控制栅（22)和 阴影栅（13)对准后，将栅极头焊接于所述电子枪外壳上，其中，Μ > 1，Ν> 1。
2. 根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述定位盖中，空心圆柱（210)的下 端形成圆形台阶（211); 其中，该圆形台阶（211)的外径与栅极头圆筒状结构的内径相同，在装配过程中，该圆 形台阶（211)伸入栅极头圆筒状结构内。
3. 根据权利要求2所述的工装夹具，其特征在于，所述定位盖（21)的内沿与所述圆形 台阶（211)的同心度在0.01mm以内。
4. 根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述焊接通孔为扇形通孔，Μ个扇形 通孔在定位盖的圆周方向均匀设置。
5. 根据权利要求4所述的工装夹具，其特征在于，所述Μ = 4 ; 所述扇形通孔内沿的半径小于或等于栅极头（21)外沿的半径，所述扇形通孔的宽度 等于或大于3mm，角度等于或大于60度。
6. 根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述N = 2。
7. 根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述定位螺钉包括： 旋转部（221)，位于定位螺钉的上部； 螺纹部（222)，位于定位螺钉的中部，与定位盖上的螺孔相匹配； 拨动部（223)，呈圆柱状，位于定位螺钉的下部，与栅极头的圆筒状结构外侧的定位圆 孔（16)相匹配。
8. 根据权利要求1所述的工装夹具，其特征在于，所述阴影栅（13)和所述控制栅（22) 为轮辐栅、方格栅或六角栅。
9. 根据权利要求8所述的工装夹具，其特征在于，所述阴影栅（13)和所述控制栅（22) 为由同心圆环按定角均分的径向辐射丝组成的网状结构的轮辐栅。
10. -种采用权利要求1至9中任一项所述工装夹具的对栅方法，其特征在于，包括： 步骤A，将阴影栅（13)固定于阴极组件上，将阴极组件固定于电子枪外壳（11)内； 步骤B，将控制栅（15)固定于栅极头（14)圆筒状结构的内部，将栅极头（14)可转动的 安装于电子枪外壳（11)内，阴极组件的上方； 步骤C，将定位螺钉（22、23)通过定位盖（21)插入栅极头（14)圆筒状结构外侧的定位 圆孔（16)中； 步骤D，通过定位盖（21)空心圆柱的中间通孔，观察下方控制栅（22)和阴影栅（13)的 对准情况； 步骤E，旋转定位盖（21)，通过定位螺钉（22、23)拨动下方的栅极头（14)转动，同时带 动控制栅（15)转动，直至两者对准； 步骤F，上下调节定位螺钉（22、23)，通过空心圆柱的中间通孔观察，使控制栅（22)和 阴极上表面的距离为预设距离； 步骤G，通过焊接通孔将栅极组件焊接于电子枪外壳上； 步骤H，将阴极组件焊接于电子枪外壳上。
【文档编号】H01J9/18GK104157534SQ201410414992
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2014年8月21日
【发明者】易红霞, 肖刘, 尚新文, 曹林林, 陈之亮, 李延威, 袁广江, 王莉 申请人:中国科学院电子学研究所