用于慢波结构的加工装置及方法

本公开涉及真空电子器件，更具体地，涉及一种用于慢波结构的加工装置及方法。

背景技术：

1、太赫兹技术在宽带通信、医学成像、无损检测等方面存在着巨大需求,而目前限制太赫兹技术发展的问题是缺乏太赫兹辐射源，近年来折叠波导、交错双栅等慢波结构的提出，使得太赫兹波段行波管的研制得到快速发展。

2、目前，可实用化的制造行波管慢波电路零件中慢波结构的方法主要包括微铣削技术、超精密微细电火花加工技术、liga(laser interference grooving andablation)技术、uv-liga(ultraviolet-liga)技术以及drie(deep reactive ion etching)技术。

3、随着行波管的工作频率进入太赫兹频段，其慢波结构的特征尺寸越来越小，采用微铣削技术进行加工时，对微铣刀的直径要求更加严格，1thz的慢波结构需要微铣刀的直径不大于50nm，由于刀具直径减小，使用寿命明显缩短；而超精密微细电火花加工技术、liga(laser interference grooving andablation)技术等虽然加工性能优秀，但设备昂贵、加工效率低，难以大范围推广使用。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本公开提供了一种用于慢波结构的加工装置及方法，使用压头加工代替传统的铣刀加工，能够提高加工精度，降低成本投入，适用于大规模推广使用。

2、为了实现上述目的，作为本公开提供一种用于慢波结构的加工装置，包括：机台；调整机构，安装于上述机台上，用于承载零件并调整零件姿态；加工机构，安装于上述机台且位于上述调整机构上方；上述加工机构包括压头，上述压头被构造成能够沿竖直方向移动以在上述零件的表面形成压痕；上述调整机构被配置为每当上述压头在上述零件表面形成一个压痕后沿预设方向调整上述零件位置，以使上述零件表面具有多个沿上述预设方向间隔分布的压痕，形成多周期慢波结构。

3、在一种示例性的实施例中，上述压头沿水平方向的截面形状被构造成与多周期结构的至少半个周期形状相同。

4、在一种示例性的实施例中，上述调整机构包括第一调整单元和第二调整单元，上述零件置于上述第二调整单元上；上述第二调整单元被配置为调整上述零件表面朝向；上述第二调整单元安装于上述第一调整单元上，上述第一调整单元被配置为带动上述第二调整单元移动，以调整上述零件在竖直方向上的位置高度和在垂直于竖直方向的平面内所处的位置。

5、在一种示例性的实施例中，上述第一调整单元包括第一平台、第二平台和第三平台；上述第一平台固定于上述机台且沿第一方向延伸，上述第二平台被构造成与上述第一平台沿第一方向滑动配合；上述第二平台沿第二方向延伸，上述第三平台被构造成与上述第二平台沿第二方向滑动配合；上述第三平台沿竖直方向延伸，上述第二调整单元被构造成与上述第三平台沿竖直方向滑动配合；上述第二调整单元包括第一调平组件和第二调平组件，上述第一调平组件能够以第一方向为轴转动，上述第二调平组件能够以第二方向为轴转动；上述第一方向、上述第二方向和竖直方向两两垂直。

6、在一种示例性的实施例中，上述调节机构还包括安装于上述第二调整单元上的承载单元，上述承载单元包括：底座，上述底座上设置有容纳槽，用于放置上述零件；限位件，上述限位件位于上述底座上，且至少一部分悬置于上述容纳槽上方以限制上述零件在竖直方向上的移动。

7、在一种示例性的实施例中，还包括辅助机构，适用于对上述零件表面进行修平处理。

8、在一种示例性的实施例中，还包括检测机构，适用于对多周期结构零件的几何参数进行检测。

9、本公开还提供了一种慢波结构加工方法，包括：将上述零件置于上述调整机构上并由上述调整机构调整其姿态；

10、控制上述加工机构的上述压头竖直向下挤压上述零件，以形成压痕；上述调整机构待上一压痕形成后，相应的调整上述零件的位置，以便于形成下一压痕得到多周期慢波结构。

11、在一种示例性的实施例中，将上述零件置于上述调整机构上并由上述调整机构调整其姿态包括：将上述零件置于上述底座的容纳槽中，并使用上述限位件对其进行固定；依次控制上述第一平台、上述第二平台、上述第三平台对上述零件的位置进行调整；依次控制上述第一调平组件和上述第二调平组件对上述零件的表面朝向进行调整。

12、在一种示例性的实施例中，在上述零件表面形成多周期结构后，向压痕内部灌注保护层，上述保护层的熔点低于上述零件的熔点；上述保护层成形后，上述辅助机构对上述零件表面进行修平；修平后，将保护层清除，并对压痕表面进行清理；使用上述检测机构对加工完成的多周期结构零件进行检测，若不符合使用要求，则将已形成的压痕去除后，放回至上述调节机构，调整其姿态后重新加工形成压痕。

13、根据本公开上述实施例的用于慢波结构的加工装置及方法，加工前将零件放置于调整机构上，由调整机构对零件的空间位置以及表面朝向进行调节；由加工机构的压头沿竖直方向往复移动同时配合调整机构使零件表面形成沿预设方向排列的压痕，以形成多周期结构零件，将两片呈镜像关系的多周期结构零件的被加工面接合到一起，成为慢波结构元件。

技术特征：

1.一种用于慢波结构的加工装置，包括：

2.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，所述压头(31)沿水平方向的截面形状被构造成与多周期慢波结构的至少半个周期形状相同。

3.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，所述调整机构(2)包括第一调整单元(21)和第二调整单元(22)，所述零件置于所述第二调整单元(22)上；

4.根据权利要求3所述的加工装置，其特征在于，所述第一调整单元(21)包括第一平台(211)、第二平台(212)和第三平台(213)；

5.根据权利要求3所述的加工装置，其特征在于，所述调节机构(2)还包括安装于所述第二调整单元(22)上的承载单元(23)，所述承载单元(23)包括：

6.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，还包括辅助机构，适用于对所述零件表面进行修平处理。

7.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，还包括检测机构，适用于对多周期结构零件的几何参数进行检测。

8.一种慢波结构加工方法，其基于权利要求1-7任一项所述的加工装置，包括：

9.根据权利要求8所述的加工方法，其特征在于，将所述零件置于所述调整机构(2)上并由所述调整机构(2)调整其姿态包括：

10.根据权利要求8所述的加工方法，其特征在于，在所述零件表面形成多周期结构后，

技术总结
本公开涉及真空电子器件相关技术领域，具体公开了一种用于慢波结构的加工装置及方法，加工装置包括机台；调整机构，安装于机台上，用于承载零件并调整零件姿态；加工机构，安装于机台且位于调整机构上方；加工机构包括压头，压头被构造成能够沿竖直方向移动以在零件的表面形成压痕；调整机构被配置为每当压头在零件表面形成一个压痕后沿预设方向调整零件位置，以使零件表面具有多个沿预设方向间隔分布的压痕，形成多周期慢波结构。

技术研发人员：王建
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8