电真空管排气控制技术研究与系统设计.pdf

兰二芏!!童 一 一 温。随后，对行波管灯丝电源施加符合工艺要求的电流开始激活工作，将行波管在高温 下维持几分钟，使管中的氧化物阴极还原激活，从而使阴极具备电子发射能力。由通电 产生的热量加热行波管的阴极，使阴极产生一系列的物理化学变化，在该过程中放出的 气体由分子泵排出管外。在激活阶段中也会产生大量的气体，会使真空度下降，一旦下 降到一定程度则停止加大电流或减少电流。 在完成上述工作后，打开电加热钟罩炉，开始对行波管进行电气处理。为了提高行 波管的耐压性能，可以在行波管的阳极施加直流高电压开始冲击工作。同时对阴极灯丝 电源施加一定的电流来消除电极的污物和毛刺，以此提高行波管的电气性能。在冲击过 程中，灯丝电流大小一般不变，而阳极电压的升高会使阳极大流逐渐加大。根据工艺要 求，阳极电流不能低于一定的下限值或超过一定的上限值，如果发生超限情况，需要及 时调整灯丝电流数值，以使阳极电流恢复正常哺1。在对栅控行波管排气时需要在排气工 艺的结尾对栅极施加电压，检测栅极电流，以确保行波管栅极性能良好。栅控行波管电 子注导通时栅极控制电压相对于阴极为正的几十一伏到上百伏，电子注截止时，栅极电压 相对于阴极有上百伏的负压。对行波管栅极施加电压后会产生栅极电流，栅极结构易碎， 栅极丝网的截面尺寸只有于分之几英寸，因此，其功率能力小，栅极很容易因过流而发 热，过热效应将导致栅极二次发射，致使阴极中毒，甚至栅极可能完全烧毁。 以上为排气系统所要完成的工作。在整个排气过程中，要避免低真空度造成的阴极 中毒，阴极中毒将导致使阴极失去活性不能有效发射电子，影响管子性能，甚至造成产 品的报废。 · 1．1．3电真空管排气台 电真空管的排气工作是在排气台上进行的。 电真空管排气台由温度仪表、真空计、 分子泵、灯丝电源、阳极电源和栅极电源组成， 如图l一3所示为电真空管排气台结构图。 加热炉 温控仪表 真空汁 分r．象 灯丝I乜源 阿1极I乜源栅极电源 图1—3电真空管排气台结构图 分子泵、真空计经真空通道、真空阀等和电真空管排气台相连接，构成排气台的真 空系统。排气加工过程开始后，分子泵无需控制始终全速运行。 温控仪表和电加热炉构成了排气台的温控系统，可以实现温度的测量和控制，完成 电真空管排气的加热工作。在加热时需要将保持高真空度防．I卜高温下管体氧化。 灯丝电源为交流，向灯丝施加电流从而加热行波管的阴极。灯丝电流由小变大，完 成分解工作，提高阴极电子发射能力，再进。步提高灯丝电流完成冲击工作。 阳极电源为直流，向行波管阳极施加电压，并在阴极施加’定的电流，可以使电子 从阴极向阳极发生渡越，形成阳极电流，从而完成冲击工作，提高行波管耐压能力。 栅极电源是直流，向栅极施加电压，使栅控行波管电子注导通，产生栅极电流。栅 万方数据 查堕查主堡主堂堡堡苎 极电流过大会致使栅极二次发射，抵消栅极控制电压的电子注开关功能，致使阴极中毒， 影响行波管性能。通过栅极电源向栅极施加电压可以测试行波管栅极性能。 1．2课题背景 电真空管的整个加工工艺很复杂，对工艺设备要求比较严格，尤其是排气工艺直接 决定了电真空管的性能。本课题是以某企业的行波管排气加工设备技术改造为背景，为 该企业生产行波管的排气台研制开发一套自动排气系统，能够自动完成行波管的排气加 工过程。 电真空管排气系统运行时间长、需要调节的参数多，人工操作排气台不仅效率低下， 而且对工人的精力、体力考验巨大，所以在90年代国内生产厂家就开始为电真空管排气 过程设计自动化系统。1990年，浙江大学诸静以8085微机为核心研发了高真空排气过程 计算机控制系统；深圳赛格日立公司采用可编程控制器和温度控制仪完成了对排气泵阀 和加热炉温度的控制；北京利方达真空技术有限公司开发出程控无油超高真空排气台： 中国工程物理研究所电子工程研究所的米伦等人采用单片机研制开发了程控真空排气 系统旧Ⅲ儿叭…。但这些系统都没有对温度、灯丝电流、阳极电压这些参数进行协调控制， 自动化