一种真空管阴极发射能力的测量方法与流程

本发明涉及一种真空管阴极发射能力的测量方法，所述测量方法涉及真空管生产制造，及使用与维护，属于大功率微波源。在真空管生产制造中判断产品是否合格，在使用与维护中判断产品是否正常工作、是否寿命终结。

背景技术：

1、阴极是真空管的重要组件，是真空管中产生自由电子的重要组件，因其对水份、氧气、co2气体等的敏感性，在生产制造过程中容易因环境控制不良而失效。在使用过程中，可能因为真空管真空环境破坏，真空度达不到1×10-3pa而被损坏；尤其是在灯丝(热丝)加电、阴极处于高温状态时，短时暴露亦可造成阴极失效。失效的阴极将不具备发射电子的能力，使用该阴极的真空管会因此报废。

2、真空管的寿命往往因阴极失去发射能力而终结，因此对阴极发射能力进行判定极其重要。

3、当前判断阴极发射能力的方法往往需要加上万伏特的高压，使真空管达到实际工作接近状态，通过测量真空管收集极上的电流大小来判定阴极的发射能力。该方法往往耗费很大，需要使真空管处于几乎全部的工作条件下进行；并且某些故障的真空管无法达到测量条件。所以说，已知的方法的测量投入、使用环境都受到很大的限制；并且在真空管制造完成之前，无法对阴极发射能力进行判断。

4、通过测量阴极表面温度的方法能够初步判断真空管电子的装配质量，但是对阴极发射能力无法进行有效判断。本发明测量方法的一大好处是可在真空管电子枪在使用之前进行测量，对电子枪进行筛选。

技术实现思路

1、本发明使用微安表构成的电路来实现阴极发射能力的测量，使用范围广，可以在真空管生命周期的任何时间节点进行测量；使用方便，电路构成较为简单，电路连接较为方便，所需测量条件较为宽泛。

2、为实现阴极发射能力的测量，应具备以下条件：

3、a)阴极处于优于1×10-3pa的环境中；

4、b)真空管阴极、阳极(或栅极)之间具备电气绝缘，阴极、阳极(或栅极)中至少一极应悬空；

5、c)测量装置及真空管应可靠接地；

6、d)阴极发射能力测量电路至少包括微安表及保护电阻，或以微安表为主要测量装置的设备；

7、e)保护电阻包括多个可选阻值(如：100kω、50kω、2kω等)，保护电阻与微安表串联连接；

8、f)灯丝(热丝)加电，阴极被加热；

9、阴极被加热后，电子游离到阴极表面，成为可以被发射的电子。现有技术已知的方法是在阴极和阳极(或栅极)之间施加高压，游离的电子被高压加速形成电子束。当测量阴极发射能力时，游离的电子在阴极、阳极(及栅极)之间施加高压作用下产生电子束，从收集极测量电子束的电流可直接测量阴极的发射能力，但是该方法需要施加高压、聚焦磁场、水冷系统、微波吸收系统等，准备条件多、要求真空管具备整管测试的质量要求。

10、本发明方法测量阴极发射能力时只需要真空管满足一定的真空度即可测试，测试方便、应用范围广。

11、本发明的阴极发射能力测量要求被测真空管具备真空密封环境(或可使用机械泵、分子泵维持真空环境)，然后将阴极发射能力的测量电路连接到被测真空管。使用灯丝(热丝)电源为灯丝(热丝)供电、对阴极加热。灯丝(热丝)电流逐渐提高，使得阴极温度逐渐升高；并且每次提高灯丝(热丝)电流后应有一段保温时间，因为阴极热容量较大，阴极温度提升需要一定的时间(典型的保温时间为5min)。当阴极被加热到一定温度后，电子从阴极表面游离出来，部分游离的电子具有较大的动能，能够从阴极表面运动到阳极表面，从而被阳极收集形成电流。阴极温度越高，游离的电子越多、具有较大动能的电子数量越多，因此能够形成更大的电流；从阳极收集到的电子数量可以判断阴极的发射能力。电子从阴极表面游离到阳极表面形成的电流被测量电路检测到，微安表具有示数，从微安表的示数大小可以判断阴极的发射能力大小。

12、一般地，当阴极温度达到700℃左右时，微安表开始有示数；当逐渐提高阴极温度时，微安表示数逐渐增大，当增大到接近满偏时提高保护电阻、降低流过微安表的电流。当阴极加热到额定温度时，通过微安表的示数和保护电阻阻值大小判断阴极发射能力；通过与指定产品的典型测量值进行对比，可以判断阴极发射能力是否达到要求，当阴极发射能力下降到典型值的80％以下时则可判定阴极发射能力不足。

13、特别地，因为阴极发射能力与阴极温度有直接的关系，当阴极温度达到额定温度时阴极发射能力不足，在可接受范围内适当提高阴极温度。如果提高阴极温度时，阴极发射能力达到发射能力典型值的80％以上，可让步接受、认为该阴极发射能力仍满足部分产品使用要求。

14、本发明采用更简单的设备、更少的测量条件、更低的测量费用、更少的测量时间进行了阴极发射能力的测量，具有广泛的适用范围，方便了真空管质量控制和寿命判定，具备巨大的实用价值和经济效益。

技术特征：

1.一种真空管阴极发射能力的测量方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量方法用于对生产制造中真空管的阴极组件进行发射能力测试。

技术总结
本发明公开一种真空管阴极发射能力的测量方法，该方法可用于真空管生产制造、测试、故障判断、长期储存后恢复、寿命终止判定等情况下，测量真空管(如：回旋管、速调管、行波管)阴极的发射能力。真空管阴极发射能力是真空管质量的重要判定，阴极发射下降意味着产品寿命终结，本方法可对阴极发射能力进行直接判定，从而判断真空管的当前状态。本发明使用微安表及外围电路实现阴极发射能力的测量，在阴极灯丝加点的同时开展测量。典型地，本方法用于回旋管产品的阴极发射能力的判定。

技术研发人员：刘本田,胡强,陈波,王晓洁
受保护的技术使用者：合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11