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CN102822937A - 磁控管 - Google Patents

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CN102822937A CN2011800163060A CN201180016306A CN102822937A CN 102822937 A CN102822937 A CN 102822937A CN 2011800163060 A CN2011800163060 A CN 2011800163060A CN 201180016306 A CN201180016306 A CN 201180016306A CN 102822937 A CN102822937 A CN 102822937A
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Abstract

磁控管具有阳极(1)和总体上由附图标记(2)来表示的阴极，其中阴极包括由铁合金套管(11、12)加以接合的两个部分，所述铁合金套管(11、12)由绝缘材料套管(13)间隔开，所述铁合金套管适于连接到用于对该阴极进行加热的电源(14)的相反电极上。典型地，输电干线隔离变压器已经用于电源。根据本公开，较小体积的高频电源用于对阴极进行加热，并且铁合金套管具有导电材料的表面涂层(15)。由于集肤效应所致，由电源的高频电流产生的磁场感应出的电流很大程度上被限制在导电涂层上，从而避免了若无该表面涂层而将在铁合金本身中产生的变热和损耗。

Description

磁控管
技术领域
本公开涉及磁控管。
背景技术
参照附图中的图1，该图1是已知磁控管的轴向截面图，已知磁控管包括中空阳极1，总体上由附图标记2来表示的阴极延伸穿入中空阳极1。RF功率可以由容纳在陶瓷圆罩B中的耦合器A从阳极引出耦合到波导(未示出)中。输入功率由阴极与阳极之间的HT d.c.电源3来提供，其中阳极典型地处于地电位而阴极处于高负电位。阳极与阴极之间的互作用空间被抽真空，以便抑制阳极与阴极之间的HT电压，绝缘材料的套管4形成真空封壳的一部分。套管4由合金套管5、6分别接合到阳极和阴极。阴极是中空的，并且包括用于容纳芯8的外部套管7，并且阴极的发射部是白炽灯丝螺旋丝极(bright emitter helicalfilament)9。为在上端封闭真空封壳，阴极套管的向外发光区域10通过合金套管11、12而接合到芯8的端部，所述合金套管11、12彼此间由绝缘套管13分隔。套管11、12由科瓦合金(镍钴铁合金)制成，以便具有与陶瓷材料的绝缘套管13的热膨胀系数匹配的热膨胀系数。在芯的头部与阴极外部套管的发光部分之间施加用于对丝极进行加热的电源。电源包括总体上由附图标记14表示的隔离变压器，该隔离变压器的一次侧由输电干线(mains)C驱动并且还接地，二次侧的输出叠加在由d.c.电源3施加到阴极的高负电压上。
该变压器运行在电源频率，但这是不利的，这是因为一次侧与二次侧之间的绝缘装置沉重且庞大。
优选地使变压器14以高频运行，因为这会使得变压器的尺寸和重量显著地减小。
然而，变压器14以高频运行的缺点是会引起显著变热和功率损耗，这是因为合金套管11、12的材料会耗散功率。
因而，来自变压器14的二次侧的高频电源会产生沿芯8流动并沿发光区域10返回的高频交变电流。由于科瓦合金是铁磁材料，所以电流流过庞大的套管12且以高频进行交变会产生显著的磁通量。这反过来又会在套管12中产生电流，而所产生的电流会引起功率损耗。同样的情况发生在套管11上。
JP 3-187129中已经提出了一种用于磁控管的电容器型HV输入端，该输入端上涂覆有导电层并且承载高频丝极电流。
发明内容
本公开提供了一种磁控管，该磁控管的阴极包括由铁合金套管加以接合的两个部分，所述铁合金套管由绝缘材料套管来间隔，所述铁合金套管在被使用时因用于对所述阴极进行加热的高频电源而在所述铁合金套管中感应出磁通量，并且所述铁合金套管具有导电材料的表面涂层。
该涂层使得：铁合金套管中因高频电源所致由磁通量感应出的阴极加热电流所引起的功率损耗降低。
附图说明
现在将参照附图、借助示例，详细地描述实施本公开的一种方法，其中：
图1是已知磁控管的轴向截面图；以及
图2是本公开的磁控管的套管12的放大透视图。
具体实施方式
贯穿全部附图，相同的附图标记始终表示相同的部分。
本公开的磁控管不同于已知磁控管之处包括：丝极(阴极)加热电源的类型不同以及套管11、12不同。仅示出套管12(套管11是相同的)，这是因为在图1中示出了磁控管的剩余部分。
根据本公开，变压器14的输入由高频转换模式电源C驱动，而不是以电源频率驱动。因此，与运行在电源频率下的变压器相比，该隔离变压器的体积大大地减小。
此外，根据本公开，套管11、12如之前所描述的那样为科瓦合金，但是现在具有导电材料的表面涂层15。
参照图2，因流经阴极2的套管7和芯8的高频交变电流(高频交变电流在图2中以符号D示出，箭头表示在环路中的某一时刻的电流)所致，角向的磁通量M1绕套管12循环。套管12的圆周上的各增加部分上会有感应磁通量，并且这将引起以下效应：在平行于套管12的轴线的方向上，产生绕套管12的各增加部分的电流回路i。而反过来，这些电流在套管12中感应出与磁通量M1的方向相反、用于抵消磁通量M1的角向磁通量M2。这遵守楞次定律，也可以被认为与变压器的次级线圈的短路线匝(shorted turn)类似。
因为套管和芯中的电流为高频，所以感应磁场将是高频交变场，并且感应电流i将同样为高频。于是，由于集肤效应(skin effect)所致，高频电流i将主要地承载在导电材料的表面涂层中，而科瓦合金本身所承载的高频电流极少。因此，科瓦合金自身的变热和损耗都极小。
这种布置的优点是：磁控管仍可取得与之前利用在电源频率下运行的加热电源情况下同样的性能，但是加热电源和隔离变压器现在由更小、更轻并且更廉价的部件来实现(例如，运行在50或60Hz下的隔离变压器可能重约100公斤，而运行在15kHz的隔离变压器可能仅重1公斤)。
用导电材料涂覆套管的整个内部曲表面和外部曲表面很方便，但这不是必须的。例如，可以仅涂覆套管的内部曲表面，或者仅涂覆套管的的外部曲表面。而且，无论是仅涂覆一个曲表面还是涂覆两个曲表面，涂层都并非一定为完整的。例如，涂层可采用在轴向方向上延伸的若干道导电材料的形式，也可采用网状形式。导电材料优选为铜，但也可以使用除了铜之外的导电材料，例如银或具有低电阻率的任何其它材料。
在导电材料为铜的情况下，可在内部曲表面和外部曲表面上设置相同的、1微米(10-6m)到50微米之间的涂层厚度，优选地为5微米到30微米之间。
此外，用于支持导电层的套管的材料并非一定为科瓦合金。可以使用膨胀系数与绝缘套管的膨胀系数匹配的其它铁合金，例如，镍-铁族合金。
转换模式电源C的频率可以在1千赫兹至1兆赫兹的范围内，但是优选地在10千赫兹至500千赫兹的范围内。电源C并非一定是转换模式。可以替代性地使用其他的高频电源设计。

Claims (12)

1.一种磁控管，该磁控管的阴极包括由铁合金套管加以接合的两个部分，所述铁合金套管由绝缘材料套管来间隔，所述铁合金套管在被使用时因用于对所述阴极进行加热的高频电源而在所述铁合金套管中感应出磁通量，并且所述铁合金套管具有导电材料的表面涂层。
2.根据权利要求1所述的磁控管，其中所述高频电源的频率在1千赫兹至1兆赫兹的范围内。
3.根据权利要求2所述的磁控管，其中所述高频电源的频率在5千赫兹至500千赫兹的范围内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁控管，其中所述导电材料在所述铁合金套管的内部曲表面和外部曲表面上都是连贯的。
5.根据权利要求4所述的磁控管，其中所述导电涂层的厚度在1微米至50微米的范围内。
6.根据权利要求5所述的磁控管，其中所述导电涂层的厚度在5微米至30微米的范围内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的磁控管，其中所述导电材料是铜。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的磁控管，其中所述套管的铁合金是镍钴铁合金。
9.根据权利要求8所述的磁控管，其中所述铁合金是科瓦合金。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的磁控管，其中所述绝缘材料是陶瓷材料。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的磁控管，其中所述阴极的两个部分是外部套管和内部芯。
12.根据权利要求11所述的磁控管，其中所述铁合金套管到所述绝缘材料套管的连接是真空密封连接。
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