02四月2024微波管總成工藝課件02四月2024微波管總成工藝課件1§4.1微波管的裝配

裝配：根據(jù)零件材料、形狀、結(jié)構(gòu)不同采用各種連接，按照設(shè)計圖紙將各零部件連接起來，組裝成一個微波冷測性能合格、整體氣密不漏氣的排氣前整管。裝配包括：裝架、冷測、焊接、檢漏幾個工序。§4.1微波管的裝配

裝配：根據(jù)零件材料、形狀、結(jié)構(gòu)不同采用2裝架：固定了管內(nèi)各種零部件的相對位置；確定了電極間的尺寸；因而決定了微波管的性能。因此有嚴格的要求。冷測：管內(nèi)陰極無電子發(fā)射，各電極不加工作電壓的情況下，由外界輸送信號來測定微波管及零部件的冷態(tài)電參量的一種測試方法。冷測參量能大致地反映管子在工作狀態(tài)下的某些電性能，檢驗管體結(jié)構(gòu)的裝配和設(shè)計是否合理，以便進行必要的調(diào)整。冷測是微波管制造中的重要關(guān)鍵工序之一。裝架：固定了管內(nèi)各種零部件的相對位置；確定了電極間的尺寸；因3高頻系統(tǒng)的冷態(tài)參量磁控管：振蕩頻率、調(diào)頻范圍、腔體損耗和反射系數(shù)等。行波管：慢波結(jié)構(gòu)的色散特性、輸入輸出的反射、衰減器反射等。高頻系統(tǒng)的裝配必須建立在冷測控制參量合格的基礎(chǔ)上。高頻系統(tǒng)的冷態(tài)參量磁控管：振蕩頻率、調(diào)頻范圍、腔體損耗和反射4焊接：利用各種連接方法，將裝架好的零部件連接起來。通常采用氫爐釬焊、高頻集中焊、氬弧焊。檢漏：對氣密性焊接進行檢查，是否焊接牢固、密封是否良好；防止不合格的零部件流入下工序，尤其是多級焊接的零部件。零部件在上述幾個工序按一定的順序（工藝流程）流動，最后裝配出冷測參數(shù)合格的待排氣整管。焊接：利用各種連接方法，將裝架好的零部件連接起來。54.1-1微波管裝配的一般要求（1）嚴格按照設(shè)計圖紙進行裝配

（a）各零部件的相對位置應(yīng)符合設(shè)計圖紙，不能裝錯、遺漏，尤其不要遺忘裝焊料或者用錯焊料；（b）電極間距離、零件之間的相對尺寸應(yīng)在允許的公差范圍內(nèi)，不僅要靠零件本身的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸精度來保證，也要靠工模夾具來保證；（c）零件不應(yīng)發(fā)生變形。電極的變形要到排氣加熱、烘烤或工作溫度下，內(nèi)應(yīng)力消除才產(chǎn)生變形。所以不能使用過大的外力強行裝配，必要時可以對不影響微波管性能的一些裝配面進行一些輕微修整，以利裝配。4.1-1微波管裝配的一般要求（1）嚴格按照設(shè)計圖紙進行裝6（2）固定和連接必須可靠（3）嚴格遵守真空衛(wèi)生要求（4）必須嚴格進行檢驗（a）冷測參量檢查（b）電極間相對尺寸和外形檢驗（c）連接牢固可靠檢驗（2）固定和連接必須可靠74.1-2微波管裝配的特點微波管的工作頻率高，電子槍、高頻結(jié)構(gòu)對尺寸精度的敏感性特別高（隨頻率升高而增高）；因此微波管的裝配要求比其它真空電子器件更高、更嚴格。（a）微波管零件的連接大量采用釬焊，很多零部件需經(jīng)過多次焊接。焊縫結(jié)構(gòu)設(shè)計、多級焊料的選擇（焊料形狀、規(guī)格、位置和量）至關(guān)重要。（b）普遍使用高精度模夾具。（c）裝配過程必須與測量、檢漏和檢驗相結(jié)合。高頻性能、氣密性能檢驗（d）除了個別管型，都是單件手工操作生產(chǎn)。人員高要求、專業(yè)化。4.1-2微波管裝配的特點微波管的工作頻率高，電子槍、高頻84.1-2微波管裝配的特點（e）在裝入陰極組件后，為避免陰極組件受高溫影響，皆采用局部加熱焊接（大電流焊接、氬弧焊、高頻焊集中焊、電子束焊）（f）總裝完成后應(yīng)檢查氣密性、電氣性能（電極之間絕緣性，燈絲阻值），附帶鈦泵、吸氣劑絕緣等等，只有一切合格后才可以轉(zhuǎn)入下一道工序——排氣。4.1-2微波管裝配的特點（e）在裝入陰極組件后，為避免陰9§4.2排氣設(shè)備和真空泵

構(gòu)成：真空抽氣系統(tǒng)，真空測量裝置，加熱去氣設(shè)備，電源及控制機構(gòu)等。§4.2排氣設(shè)備和真空泵

構(gòu)成：10微波管的排氣臺根據(jù)烘箱的種類分為：普通排氣臺（單真空排氣臺）雙真空排氣臺；根據(jù)所能達到的真空度可分為高真空排氣臺超高真空排氣臺。微波管的排氣臺根據(jù)烘箱的種類分為：11（一）真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)是排氣臺的核心部分，器件內(nèi)部的空氣依賴真空系統(tǒng)抽走并達到一定真空度。真空系統(tǒng)由真空泵、連接管道、真空閥門以及輔助裝置等組成。（一）真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)是排氣臺的核心部分，器件內(nèi)部的空氣依賴12超高真空排氣臺真空系統(tǒng)示意圖

超高真空排氣臺真空系統(tǒng)示意圖13（1）對真空系統(tǒng)的要求（a）真空度要求應(yīng)滿足器件對真空度的要求。極限真空度：器件無漏氣、放氣時所能達到的真空。工作真空度：器件進行真空處理時所能維持的真空。系統(tǒng)的極限真空主要取決于真空泵的極限真空度，真空系統(tǒng)的密封性和去氣的徹底。（1）對真空系統(tǒng)的要求（a）真空度要求14（b）抽氣速率抽氣速率：被抽器件中所獲得的抽速。系統(tǒng)應(yīng)該具有所需要的抽氣速率。抽速的大小決定了器件排氣的時間，提高抽速就可以縮短排氣時間，提高勞動生產(chǎn)率。微波管在排氣中會放出大量氣體，也必須有足夠的抽速及時把零件放出的氣體排走，減少其它零件再次吸附氣體和引起陰極中毒的可能。系統(tǒng)的抽速取決于真空泵的抽速、連接管道和真空閥門等零件的導通能力。（b）抽氣速率抽氣速率：被抽器件中所獲得的抽速。15（c）真空系統(tǒng)結(jié)構(gòu)真空系統(tǒng)應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡單、可靠，盡可能操作維護方便，希望噪音低、無污染、成本低。（c）真空系統(tǒng)結(jié)構(gòu)真空系統(tǒng)應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡單、可靠，盡可能操作維護16（2）真空度單位與真空區(qū)域的劃分理想的真空是不存在的。真空：泛指低于一個標準大氣壓的氣體狀態(tài)，即所謂稀薄的氣體。真空度：對氣體稀薄程度的一個客觀量度。對應(yīng)的物理量是每單位體積中的分子數(shù)。實際采用真空內(nèi)氣體壓強來度量。壓強越低，真空度越高，反之壓強越高，真空度越低。（2）真空度單位與真空區(qū)域的劃分理想的真空是不存在的。17（a）真空度單位早期用毫米汞柱乇（Torr）作為氣壓的單位1標準大氣壓＝760毫米汞柱（mmHg）＝760乇（Torr）現(xiàn)在采用國際標準單位帕（Pa）作為氣壓單位1標準大氣壓＝1.013×105帕（牛頓/米2）1乇=1毫米汞柱=133.322帕（Pa）（a）真空度單位早期用毫米汞柱乇（Torr）作為氣壓的單位18（b）真空區(qū)域的劃分氣體真空程度用真空度大小來劃分成若干真空區(qū)域。也可用某一壓強下氣體分子之間碰撞頻率與氣體分子與固體表面（器壁）碰撞的頻率來描述。即用氣體分子平均自由程長度與真空容器的主要尺寸之比來描述。（b）真空區(qū)域的劃分氣體真空程度用真空度大小來劃分成若干真空19即一個氣體分子連續(xù)兩次與其它分子碰撞所行進的距離；其中d為分子直徑，P為壓強，T為氣體溫度，k為玻耳茲曼常數(shù)。D為真空容器與氣體分子自由運動關(guān)系最密切的尺寸。即一個氣體分子連續(xù)兩次與其它分子碰撞所行進的距離；20我國真空區(qū)域劃分為：粗真空低真空

高真空超高真空極高真空我國真空區(qū)域劃分為：粗真空21一般電真空器件管內(nèi)真空度如下：

白熾燈泡10-2~10-3帕

高功率微波管10-5~10-7帕

25℃空氣當真空度6.7×10-4帕λ=1000厘米=10米。當真空度1.33×10-5帕λ=5000厘米=50米。可見此時自由程已經(jīng)遠遠大于器件的尺寸，這時氣體分子相互之間的碰撞已經(jīng)可以忽略，而是以與器件壁碰撞為主。一般電真空器件管內(nèi)真空度如下：

白熾燈泡22（二）去氣設(shè)備、電源以及控制裝置（1）去氣設(shè)備為了徹底去除器件內(nèi)壁所吸附的氣體，電真空器件都采用加熱烘烤的方法來去氣；另外，真空系統(tǒng)的管道等也只有經(jīng)過烘烤才能使系統(tǒng)的真空度達到額定極限真空值。烘烤去氣設(shè)備也是排氣臺必要的組成部分。烘烤去氣：烘箱加熱，高頻加熱、石墨電極加熱、燃燒煤氣加熱。（二）去氣設(shè)備、電源以及控制裝置（1）去氣設(shè)備23最常用的加熱方式是烘箱加熱，烘箱的種類很多，以電阻加熱最為普遍。結(jié)構(gòu)形式：立式的、臥式的、開合式的；開啟方式：上下移動；用鉸鏈開閉。加熱器安裝位置：內(nèi)熱式烘箱、外熱式烘箱。使用最多的是外熱式雙真空立式鐘罩排氣臺。最常用的加熱方式是烘箱加熱，烘箱的種類很多，以電阻加熱最為普24（2）電源真空系統(tǒng)：各種真空泵電源，真空閥門控制電源，管道烘烤電源，真空計電源。加熱系統(tǒng)：烘箱運動、烘箱加熱及控制、冷卻系統(tǒng)電源；陰極處理：燈絲電源、陽極高壓電源；其它：記錄檢測儀器、控制裝置電源。（2）電源真空系統(tǒng)：各種真空泵電源，真空閥門控制電源，管道烘25（3）控制與安全裝置排氣臺的重要組成部分，控制裝置比如烘箱溫度傳感器（比如熱電偶）以及自動調(diào)節(jié)；真空度測量以及電磁閥自動控制等；安全裝置斷水報警以及自動切斷加熱電源；漏氣（真空度突然下降）報警以及自動關(guān)閉電磁閥；烘箱移動限位控制，設(shè)備門開關(guān)等；確保在排氣過程中設(shè)備、人身以及被抽氣器件的安全。（3）控制與安全裝置排氣臺的重要組成部分，26（三）排氣臺的分類排氣臺的分類以真空系統(tǒng)的不同來區(qū)分。（a）雙真空排氣臺與單真空排氣臺（b）動態(tài)排氣臺或動態(tài)真空系統(tǒng)與靜態(tài)真空系統(tǒng)。（c）高真空排氣臺和超高真空排氣臺。（d）玻璃系統(tǒng)和金屬系統(tǒng)。（e）有油系統(tǒng)與無油系統(tǒng)。（三）排氣臺的分類排氣臺的分類以真空系統(tǒng)的不同來區(qū)分。27有油系統(tǒng)：包含有以油作為工作、潤滑物質(zhì)的真空泵，以油作密封的真空閥門的真空系統(tǒng)。存在油蒸汽的污染。有油系統(tǒng)：包含有以油作為工作、潤滑物質(zhì)的真空泵，以油作密封的284.3微波管排氣排氣：就是將管子內(nèi)部氣體抽走，使之達到一定真空度的工藝過程。是微波管制造中一個關(guān)鍵的綜合性工序。排氣過程中，不僅要排除管子內(nèi)部空間的氣體，還應(yīng)該去除管內(nèi)零件所吸附或吸收的氣體，還要對陰極進行必要的處理，分解、激活，老練。對充氣管還需要充入指定種類和氣壓的氣體等等。4.3微波管排氣排氣：就是將管子內(nèi)部氣體抽走，使之達到一定294.3-1微波管排氣的一般過程

微波真空器件排氣過程都必須嚴格按預(yù)先設(shè)定好的排氣規(guī)范進行。一般微波管排氣過程主要包括以下一些步驟：（1）接管與檢漏（2）去氣（3）陰極處理（4）封離

4.3-1微波管排氣的一般過程

微波真空器件排氣過程都必須嚴30（1）接管與檢漏接管：將待排氣的器件與排氣臺真空系統(tǒng)連接起來。玻璃排氣管：與排氣臺上的玻璃接口熔封；金屬排氣管：喇叭口壓接和刀口平面壓接。取決于排氣臺上的接口形式。（1）接管與檢漏31檢漏：檢查管子與排氣臺的連接是否可靠氣密，再次檢查管子本身的所有焊接是否發(fā)生了漏氣。常用排氣臺檢漏方法：酒精檢漏和充氣檢漏。酒精檢漏：檢漏前先對管子進行抽氣，當真空度達到10-2~10-3帕以上時，用棉花或者綢布、毛筆蘸無水酒精擦涂器件與真空系統(tǒng)的接口部位和器件的其它焊縫，同時觀察真空系統(tǒng)的電離真空計指示有無變化，若真空度下降，則表示酒精所擦部位有漏氣。檢漏：檢查管子與排氣臺的連接是否可靠氣密，再次檢查管子本身的32充氣檢漏：僅適用于雙真空排氣臺。上管完畢，將外真空鐘罩放下，管內(nèi)與管外同時抽真空。當器件內(nèi)部真空度達到10-3帕，外部真空達到10帕以上時，關(guān)閉外真空抽氣泵，通過放氣閥向鐘罩內(nèi)部充入大氣，觀察電離真空計有無變化，如果內(nèi)真空的真空度下降，則說明有漏氣孔存在。充氣檢漏方法比酒精法更靈敏，可以檢出更小的漏孔，但不能檢出漏孔所在位置，往往還要用酒精法再進一步檢出漏孔位置，以便采取必要的彌補措施。當確認管子沒有任何漏孔以及與真空系統(tǒng)連接可靠后，就可以正式進入排氣程序。充氣檢漏：僅適用于雙真空排氣臺。33（2）去氣去氣：指去除器件內(nèi)部所有零件以及真空系統(tǒng)內(nèi)部表面吸附的氣體和材料內(nèi)部吸收的氣體。排氣去氣包括：管子和真空系統(tǒng)去氣。氣體分子與固體表面碰撞時，會被固體表面所吸附，部分氣體分子還會進入固體內(nèi)部被溶解吸收。去氣原理：固體表面吸附或者內(nèi)部吸收的氣體分子都可以通過加熱的方法，使分子動能增加、運動加劇，從而從固體表面或者內(nèi)部跑出。（2）去氣去氣：指去除器件內(nèi)部所有零件以及真空系統(tǒng)內(nèi)部表面吸34（a）升溫：當器件內(nèi)部真空度達到10-3~10-4帕以上，雙真空排氣臺的外部真空達到10-1~10-2帕以上時才能開始加熱升溫去氣，升溫速度：根據(jù)器件的放氣量、真空系統(tǒng)的抽氣速率決定，原則就是保證在加熱過程中管子內(nèi)部真空在10-3帕以上，外真空在10-1帕以上。以防止引起陰極中毒、管子內(nèi)外表面氧化。（a）升溫：當器件內(nèi)部真空度達到10-3~10-4帕以上，雙35（a）升溫：最高溫度：在保證管殼以及管內(nèi)零件不變形、不引起熱應(yīng)力產(chǎn)生的漏氣的原則下，盡可能高一些，以便去氣徹底。玻璃金屬結(jié)構(gòu)：去氣溫度應(yīng)該控制在500℃以下，450℃左右為宜；陶瓷金屬結(jié)構(gòu)：烘烤溫度500至600℃。金屬零件局部高頻加熱：溫度可達700至800℃。（a）升溫：最高溫度：在保證管殼以及管內(nèi)零件不變形、不引起熱36（b）一次保溫：去氣時在最高溫度下應(yīng)保溫一段時間，保證材料吸附和吸收的氣體徹底去除。保溫時間主要根據(jù)器件的大小、材料性質(zhì)來決定，小型微波管可保溫數(shù)小時，大型微波管可保溫10~30小時。到保溫結(jié)束時，器件的內(nèi)部真空度一般都可以達到10-5帕甚至更高。（b）一次保溫：去氣時在最高溫度下應(yīng)保溫一段時間，保證材料37（c）系統(tǒng)烘烤在升溫或保溫過程中，當器件烘烤去氣一定時間，出氣量已經(jīng)不多、真空度稍高后才開始進行系統(tǒng)烘烤，以免器件與系統(tǒng)同時烘烤出氣量太大，使真空度超出要求范圍。系統(tǒng)烘烤通常數(shù)小時至十多小時。（c）系統(tǒng)烘烤在升溫或保溫過程中，當器件烘烤去氣一定時間38（3）陰極處理（a）陰極分解：保溫結(jié)束后，在管子內(nèi)真空達到10-4帕以上時才可以進行陰極分解。為了避免燈絲加熱導致管子溫度過高，陰極處理時，適當降低烘箱的烘烤溫度，通常降低50℃左右。分解過程：按排氣規(guī)范逐步增加燈絲電流（或者電壓），每升一步至少應(yīng)保持1~5分鐘，分解過程應(yīng)隨時監(jiān)視真空度，保證管內(nèi)真空度始終在10-3帕以上，如低于10-3帕，應(yīng)立即降低燈絲電流，減緩燈絲電流增加速度。在每一檔電流下，當真空度恢復(fù)到10-4帕以后，還需繼續(xù)保持0.5~2分鐘才可以繼續(xù)增加燈絲電流。（3）陰極處理（a）陰極分解：39（b）陰極激活老練陰極激活就是借助電流激活方式使鋇原子向陰極表面轉(zhuǎn)移的過程。陰極激活不僅能提高陰極的發(fā)射能力，而且也可以達到電極的電子轟擊去氣目的。閃煉激活：加燈絲電流高于工作額定值，時間不超過3~5分鐘。（b）陰極激活老練陰極激活就是借助電流激活方式使鋇原子向陰極40（c）初測發(fā)射燈絲降至額定值，加陽極電壓如100V、200V、400V最高1000V，測量陰極發(fā)射電流。如達到要求可進行下一步老練激活；如發(fā)射太小，可采取進一步加高燈絲電流的閃練激活。（c）初測發(fā)射燈絲降至額定值，加陽極電壓如100V、200V41（d）二次保溫（陰極激活老練）烘箱溫度不變或適當降低，通常保溫6~30小時。適當降低燈絲電流（比額定值稍低）和陽極電壓如400V、600V，在完全安全即陽極耗散功率不至引起陽極過熱變形甚至燒毀的前提下，長時間進行電流激活，實際上就是在排氣臺上進行直流老煉。（d）二次保溫（陰極激活老練）烘箱溫度不變或適當降低，通常保42（4）封離經(jīng)過去氣、陰極處理，微波管真空度已經(jīng)達到10-5~10-7帕后，就可以從排氣臺上封離了。封離：把器件與排氣臺真空系統(tǒng)連接的排氣管封死并斷開，同時保持管子內(nèi)部與排氣臺真空系統(tǒng)的真空度。封離階段包括以下步驟：（4）封離經(jīng)過去氣、陰極處理，微波管真空度已經(jīng)達到10-5~43（a）降溫

金屬—陶瓷結(jié)構(gòu)，通常4~6小時；玻璃降溫速度不能太快，防止內(nèi)部應(yīng)力過大，導致炸裂。（b）充氣檢漏溫度降至60~80，關(guān)閉外真空泵，充氣檢漏。（c）消氣劑去氣玻璃結(jié)構(gòu)蒸散型消氣劑金屬陶瓷結(jié)構(gòu)非蒸散型消氣劑（a）降溫金屬—陶瓷結(jié)構(gòu)，通常4~6小時；玻璃降溫速度不能44（d）打高壓去除電極毛刺，燒掉絕緣體表面的導致絕緣降低的污染物。大型微波管管子封離前打高壓很有必要。小型微波管一般采用封離后在老煉時打高壓。（e）檢查燈絲、鈦泵。

（d）打高壓45（f）封離玻璃排氣管：火頭熔封；金屬排氣管：專用夾鉗冷壓焊夾封過程要緩慢進行，封口應(yīng)該加以保護。（f）封離玻璃排氣管：火頭熔封；464.3-2排氣不充分的影響管子排氣不充分，管內(nèi)殘余氣體壓力高，會對管子的性能、特別是對壽命和可靠性有十分重大的影響。（1）影響陰極發(fā)射和壽命發(fā)射物質(zhì)氧化，陰極的逸出功增高;導致發(fā)射下降，壽命縮短。（2）影響管子性能正離子增加，電位分布改變，從而引起電子運動狀態(tài)改變，直接影響到微波管中電子束與高頻場的相互作用與能量交換，改變管子的輸出特性。4.3-2排氣不充分的影響管子排氣不充分，管內(nèi)殘余氣體壓力47§4.4微波管的老煉與調(diào)試、包裝

4.4-1微波管的老煉老煉目的：（1）陰極激活老練：對陰極在工作狀態(tài)下進行電流激活，使之具有充分而穩(wěn)定的發(fā)射能力，達到額定工作電流。（2）對管內(nèi)電極進行去氣，使陰極具有長期而穩(wěn)定的工作環(huán)境。（3）穩(wěn)定管子的電參數(shù)（4）提高管子的耐壓性能，讓可能出現(xiàn)的打火在老煉過程中盡可能打完。§4.4微波管的老煉與調(diào)試、包裝

4.4-1微波管的老煉48微波管的老煉一般在專用老煉臺上進行，往往與管子的調(diào)試以及初步測試一起進行。微波管的老煉一般在專用老煉臺上進行，往往與管子的調(diào)試以及初步494.4-2微波管老練調(diào)試一般工藝過程磁控管老練工藝過程：（1）安裝磁系統(tǒng)連接法蘭等外附件（2）將已安裝磁系統(tǒng)連接法蘭的管子接入包括功率計、頻率計、波導系統(tǒng)、測試電源冷卻系統(tǒng)等組成的測試系統(tǒng)。脈沖磁控管：采用脈沖高壓電源調(diào)制器連續(xù)波磁控管：采用連續(xù)波直流高壓電源4.4-2微波管老練調(diào)試一般工藝過程磁控管老練工藝過程：50微波管總成工藝課件51微波管總成工藝課件52磁控管老練調(diào)試一般工藝過程：（3）預(yù)熱燈絲，加陽極電壓使管子起振工作；穩(wěn)定數(shù)分鐘后，逐步增加陽極電流至額定值，穩(wěn)定一段時間后，測試管子電參數(shù)，功率、頻率、效率等。滿足要求后老練完畢。存放。（4）存放一定期限后，再次測試合格后。二次封離、外裝、檢驗。