一种强流真空二极管的制作方法

本技术属于脉冲功率，具体涉及一种强流真空二极管。

背景技术：

1、在脉冲功率技术领域，强流真空二极管用于将脉冲功率源产生的高压脉冲信号转化为强流电子束，不仅是输入高压的绝缘结构，而且还作为阴极的支撑结构。由于强流真空二极管的绝缘子表面易发生沿面闪络，因此其设计的关键在于真空界面的绝缘设计。对于真空界面的绝缘而言，一般分为轴向绝缘和径向绝缘两种结构。虽然轴向绝缘结构能够电场分布均匀、满足各种电压要求，但存在结构复杂、体积大的缺点。对于紧凑化的脉冲功率源，常用结构紧凑、成本低廉的径向绝缘结构，但这种结构其电场沿径向分布不均，需要重点解决真空沿面闪络问题。

2、对于径向绝缘结构的强流真空二极管，在微波源无外加导引磁场时，应该重点考虑如何避免真空沿面闪络。hawley等人[hawley j m. solid insulators in vacuum: areview[j]. vacuum, 1968, 18(7):383~390]研究发现，真空的临界击穿场强约为350kv/cm，氧化铝陶瓷的临界击穿场强在300~400kv/cm的范围，而真空-氧化铝系统在几十kv/cm的电场下就会发生沿面闪络。真空二极管的沿面闪络通常是由绝缘支撑、阴极和真空交界处（阴极三结合点）的电子发射导致的。因此，在设计过程中需要控制阴极三结合点场强。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是针对现有真空二极管存在绝缘支撑沿面闪络、耐压水平不足、脉冲缩短等不足，提供一种结构紧凑、支撑强度高、屏蔽效果好的强流真空二极管。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

3、一种强流真空二极管，包括外壳，以及同轴嵌套在外壳内的拉扣环、屏蔽环、绝缘支撑座、阴极连接杆和回流盘；所述拉扣环、屏蔽环和绝缘支撑座从内到外同轴嵌套，所述阴极连接杆的一端依次穿过绝缘支撑座和屏蔽环后与拉扣环连接，阴极连接杆的另一端与回流盘同轴嵌套；所述拉扣环与脉冲驱动源连接，以形成强流真空二极管的输入端，所述回流盘与石墨阴极组件连接，以形成强流真空二极管的输出端。

4、作为本实用新型的进一步改进，所述拉扣环上设有连接槽，所述连接槽用于嵌套阴极连接杆。

5、作为本实用新型的进一步改进，所述连接槽上均布有多个螺孔，所述螺孔用于实现拉扣环与阴极连接杆固定连接。

6、作为本实用新型的进一步改进，所述屏蔽环包括同轴叠加的第一圆盘和第二圆盘，所述第一圆盘中部设有用于嵌套拉扣环的第一通孔，所述第二圆盘中部设有用于嵌套阴极连接杆的第二通孔，第一通孔与第二通孔相互连通。

7、作为本实用新型的进一步改进，所述第一圆盘与第二圆盘的交界处设有圆槽，所述圆槽用于嵌套绝缘支撑座。

8、作为本实用新型的进一步改进，所述绝缘支撑座包括依次同轴叠加的空心圆柱、空心圆盘和空心锥台；所述空心圆柱底部嵌套在圆槽内，所述第二圆盘嵌套在空心圆柱内，所述阴极连接杆依次穿过空心锥台和空心圆盘后嵌套至第二圆盘内；所述空心圆盘的外边缘固定在外壳内侧。

9、作为本实用新型的进一步改进，所述空心圆盘底部环设有台阶，所述台阶嵌套在外壳内侧，以实现绝缘支撑座固定在外壳内侧。

10、作为本实用新型的进一步改进，所述阴极连接杆包括依次同轴叠加的第一柱体、第二柱体和第三柱体，所述第一柱体依次穿过空心锥台和空心圆盘后嵌套至第二圆盘内，所述第三柱体与回流盘同轴嵌套。

11、作为本实用新型的进一步改进，所述回流盘包括同轴叠加的管状圆盘和连接柱体，所述管状圆盘与连接柱体之间设有相互连通的安装孔，以实现第三柱体与回流盘同轴嵌套；所述连接柱体上还设有用于支撑石墨阴极组件的安装孔，以实现第三柱体与石墨阴极组件连接。

12、作为本实用新型的进一步改进，所述外壳包括同轴叠加的第一套筒和第二套筒；所述第一套筒上设有凸台，所述凸台与台阶相匹配，以实现绝缘支撑座嵌套在第一套筒内；所述第二套筒上设有盖板，所述盖板位于第一套筒与第二套筒连接处，用于实现绝缘支撑座固定在外壳内侧。

13、与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

14、1、本实用新型的强流真空二极管，通过将拉扣环、屏蔽环、绝缘支撑座、阴极连接杆和回流盘同轴嵌套集成在外壳内，形成了结构紧凑、体积小巧的强流真空二极管；通过将拉扣环、屏蔽环和绝缘支撑座从内到外同轴嵌套，将阴极连接杆的一端依次穿过绝缘支撑座的轴心和屏蔽环的轴心后与拉扣环连接，阴极连接杆的另一端则与回流盘同轴嵌套，实现了二极管高压输出的轴向支撑，避免了在导引磁场下回流电子和二次电子发射可能引起的支撑体表面闪络而造成的脉宽缩短问题。

15、2、本实用新型的强流真空二极管，通过将屏蔽环嵌套在绝缘支撑座底部，阴极连接杆依次穿过绝缘支撑座和屏蔽环后再连接至拉扣环，采用屏蔽方式降低了阴极连接杆和阴极三结合点处的场强，减少了二极管绝缘支撑沿面闪络风险，进而解决了强流真空二极管的耐压水平不足、脉冲缩短问题。

16、3、本实用新型的强流真空二极管，通过采用回流盘拦截外加磁场条件下的回流电子束，从而防止了回流电子束造成的二极管绝缘支撑沿面闪络。

17、4、本实用新型的强流真空二极管，通过将外壳设置为倒扣结构，在保证了结构紧配的同时也可以避免绝缘材料因热胀冷缩而造成的尺寸变化，提高了强流真空二极管的结构稳定性。

技术特征：

1.一种强流真空二极管，其特征在于，包括外壳（6），以及同轴嵌套在外壳（6）内的拉扣环（1）、屏蔽环（2）、绝缘支撑座（3）、阴极连接杆（4）和回流盘（5）；所述拉扣环（1）、屏蔽环（2）和绝缘支撑座（3）从内到外同轴嵌套，所述阴极连接杆（4）的一端依次穿过绝缘支撑座（3）和屏蔽环（2）后与拉扣环（1）连接，阴极连接杆（4）的另一端与回流盘（5）同轴嵌套；所述拉扣环（1）与脉冲驱动源连接，以形成强流真空二极管的输入端，所述回流盘（5）与石墨阴极组件连接，以形成强流真空二极管的输出端。

2. 根据权利要求1所述的强流真空二极管，其特征在于，所述拉扣环（1） 上设有连接槽（11），所述连接槽（11）用于嵌套阴极连接杆（4）。

3.根据权利要求2所述的强流真空二极管，其特征在于，所述连接槽（11）上均布有多个螺孔（12），所述螺孔（12）用于实现拉扣环（1）与阴极连接杆（4）固定连接。

4.根据权利要求1所述的强流真空二极管，其特征在于，所述屏蔽环（2）包括同轴叠加的第一圆盘（21）和第二圆盘（22），所述第一圆盘（21）中部设有用于嵌套拉扣环（1）的第一通孔（24），所述第二圆盘（22）中部设有用于嵌套阴极连接杆（4）的第二通孔（25），第一通孔（24）与第二通孔（25）相互连通。

5.根据权利要求4所述的强流真空二极管，其特征在于，所述第一圆盘（21）与第二圆盘（22）的交界处设有圆槽（23），所述圆槽（23）用于嵌套绝缘支撑座（3）。

6.根据权利要求5所述的强流真空二极管，其特征在于，所述绝缘支撑座（3）包括依次同轴叠加的空心圆柱（31）、空心圆盘（32）和空心锥台（33）；所述空心圆柱（31）底部嵌套在圆槽（23）内，所述第二圆盘（22）嵌套在空心圆柱（31）内，所述阴极连接杆（4）依次穿过空心锥台（33）和空心圆盘（32）后嵌套至第二圆盘（22）内；所述空心圆盘（32）的外边缘固定在外壳（6）内侧。

7.根据权利要求6所述的强流真空二极管，其特征在于，所述空心圆盘（32）底部环设有台阶（34），所述台阶（34）嵌套在外壳（6）内侧，以实现绝缘支撑座（3）固定在外壳（6）内侧。

8.根据权利要求6所述的强流真空二极管，其特征在于，所述阴极连接杆（4）包括依次同轴叠加的第一柱体（41）、第二柱体（42）和第三柱体（43），所述第一柱体（41）依次穿过空心锥台（33）和空心圆盘（32）后嵌套至第二圆盘（22）内，所述第三柱体（43）与回流盘（5）同轴嵌套。

9.根据权利要求8所述的强流真空二极管，其特征在于，所述回流盘（5）包括同轴叠加的管状圆盘（51）和连接柱体（52），所述管状圆盘（51）与连接柱体（52）之间设有相互连通的安装孔，以实现第三柱体（43）与回流盘（5）同轴嵌套；所述连接柱体（52）上还设有用于支撑石墨阴极组件的安装孔，以实现第三柱体（43）与石墨阴极组件连接。

10.根据权利要求7所述的强流真空二极管，其特征在于，所述外壳（6）包括同轴叠加的第一套筒（61）和第二套筒（62）；所述第一套筒（61）上设有凸台（63），所述凸台（63）与台阶（34）相匹配，以实现绝缘支撑座（3）嵌套在第一套筒（61）内；所述第二套筒（62）上设有盖板（64），所述盖板（64）位于第一套筒（61）与第二套筒（62）连接处，用于实现绝缘支撑座（3）固定在外壳（6）内侧。

技术总结本技术公开一种强流真空二极管，包括外壳，以及同轴嵌套在外壳内的拉扣环、屏蔽环、绝缘支撑座、阴极连接杆和回流盘；拉扣环、屏蔽环和绝缘支撑座从内到外同轴嵌套，阴极连接杆的一端依次穿过绝缘支撑座的轴心和屏蔽环的轴心后与拉扣环连接，另一端与回流盘同轴嵌套，拉扣环与脉冲驱动源连接，以形成二极管的输入端，回流盘与石墨阴极组件连接，以形成二极管的输出端。本技术具有结构紧凑、支撑强度高、屏蔽效果好等优点，通过采用同轴嵌套的结构，实现了二极管高压输出的轴向支撑，避免了在导引磁场下回流电子和二次电子发射可能引起的支撑体表面闪络、耐压水平不足而造成的脉宽缩短问题。技术研发人员：洪志强,彭艳楠,李志强,王弘刚,殷毅受保护的技术使用者：长沙航天华成科技有限公司技术研发日：20231222技术公布日：2024/7/25