一種矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種雙排或單排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)的制造方法。其主要步驟為：制造上下梳柵網(wǎng)毛坯、上下矩形梳底板和矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼；用激光切割方法在上下梳柵網(wǎng)毛坯上制造出上下矩形梳柵網(wǎng)；將上下矩形梳柵網(wǎng)分別焊接在上下矩形梳底板上，形成無(wú)電子注通道的上下矩形梳結(jié)構(gòu)；在無(wú)電子注通道的上下矩形梳結(jié)構(gòu)上制造出半圓形電子注通道，形成上下矩形梳結(jié)構(gòu)；最后把上下矩形梳結(jié)構(gòu)塞入雙排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼，制成雙排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)；或僅把下矩形梳結(jié)構(gòu)塞入單排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼，制成單排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所制造的矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)可用于微波、毫米波、亞毫米波乃至THz行波管、返波管和分布作用速調(diào)管(EIK)等。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于真空電子器件技術(shù)及太赫茲【技術(shù)領(lǐng)域】，特別地涉及一種雙排或單排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，人們對(duì)THz領(lǐng)域的研究在國(guó)內(nèi)外都引起了極高的熱情。太赫茲(Tera-Hertz，簡(jiǎn)稱(chēng)THz，IThz = 1012Hz)頻段介于微波與紅外之間，其具體頻率范圍的定義有多種說(shuō)法:其中一種說(shuō)法是指頻率范圍0.lTHz?ΙΟΤΗζ，相應(yīng)的波長(zhǎng)從3000μπι?30 μ m ;另一種按照波長(zhǎng)的定義,認(rèn)為其代表波長(zhǎng)為Imm?100 μ m的電磁波,對(duì)應(yīng)的頻率為300GHz?3000GHz，所以THz波又可以被稱(chēng)為亞毫米波。
[0003]無(wú)論采用哪種定義，THz波在電磁波譜中的地位都非常重要。THz頻譜的長(zhǎng)波段與毫米波相重合，其短波段與紅外光相重合，是宏觀經(jīng)典理論向微觀量子理論的過(guò)渡區(qū)，也是電子學(xué)向光子學(xué)的過(guò)渡區(qū)，被稱(chēng)為電磁波譜的“太赫茲空隙(THz gap)”。
[0004]由于太赫茲技術(shù)處于電子學(xué)和光學(xué)的交界處，它在基礎(chǔ)研究、高新技術(shù)和國(guó)防技術(shù)中具有特殊意義，在世界各國(guó)都受到了極大的重視。2004年，美國(guó)政府將THz科技評(píng)為“改變未來(lái)世界的十大技術(shù)”之一；日本于2005年將THz技術(shù)列為“國(guó)家支柱技術(shù)十大重點(diǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)”之首，舉全國(guó)之力進(jìn)行研發(fā)；英國(guó)Rutherford國(guó)家實(shí)驗(yàn)室以及劍橋大學(xué)、里茲大學(xué)等十幾所大學(xué)；德國(guó)的Cohn大學(xué)、Hamburg大學(xué)等科研院所和高校，都在積極開(kāi)展THz研究工作；歐洲國(guó)家還利用歐盟的資金組織了跨國(guó)家的多學(xué)科參加的大型合作研究項(xiàng)目；俄羅斯國(guó)家科學(xué)院專(zhuān)門(mén)設(shè)立了一個(gè)THz研究計(jì)劃。目前已經(jīng)在全世界范圍內(nèi)形成了一個(gè)THz技術(shù)研究高潮。在2005年我國(guó)政府為此專(zhuān)門(mén)召開(kāi)了“香山科學(xué)會(huì)議”，邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)多位在THz研究領(lǐng)域有影響的院士專(zhuān)門(mén)討論我國(guó)THz事業(yè)的發(fā)展問(wèn)題，并制定了我國(guó)THz技術(shù)的發(fā)展規(guī)劃。
[0005]由于THz波段具有光子能量低、頻帶寬、脈沖窄、輻射小、信噪比高等特殊性質(zhì)，其在物理、化學(xué)、天文學(xué)、生物學(xué)等得到廣泛的關(guān)注。同時(shí)，在普通的數(shù)據(jù)通信、空間研究、材料光譜、醫(yī)學(xué)成像、環(huán)境與食品監(jiān)測(cè)、移動(dòng)及衛(wèi)星通信、空間遙感、軍用雷達(dá)等方向具有重要的研究?jī)r(jià)值和廣泛的應(yīng)用潛力。
[0006]行波管、返波管等真空電子器件，目前已經(jīng)在毫米波行波管和亞毫米波頻段展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景。在俄羅斯，目前已經(jīng)研制出直到ITHz的返波管。行波管和返波管的核心部件都是慢波結(jié)構(gòu)。目前已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用的慢波結(jié)構(gòu)有螺旋線慢波系統(tǒng)及其變態(tài)結(jié)構(gòu)；梳齒形慢波系統(tǒng)及其變態(tài)結(jié)構(gòu)；桿線形慢波系統(tǒng)；耦合腔形慢波系統(tǒng)等等。這些慢波電路在不同的工作頻段和應(yīng)用場(chǎng)合各有其優(yōu)缺點(diǎn)，但決大部分都不適宜于W波段以上的頻段。
[0007]在W波段，梯形線是一種適合于短毫米波段大功率行波管的慢波電路，在結(jié)構(gòu)上可看成是沒(méi)有突出節(jié)的耦合腔結(jié)構(gòu)，雖然耦合阻抗不高，互作用效率和增益不如耦合腔，但它特有的工藝結(jié)構(gòu)，使得它特別適用于W波段工作，Varian公司研制的Millitixm，工作頻率為80-100GHz，連續(xù)波功率100W。
[0008]在W波段及以上頻段，折疊波導(dǎo)慢波結(jié)構(gòu)是一種人們研究較多的慢波結(jié)構(gòu)。例如，國(guó)內(nèi)中電十二所采用折疊波導(dǎo)研制成功了 W波段IOW連續(xù)波行波管。國(guó)內(nèi)電子科技大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所等正在采用折疊波導(dǎo)研究0.22THz或0.3THz頻段的器件，但目前還沒(méi)有比較詳細(xì)的報(bào)道。
[0009]此外，最受關(guān)注的一種太赫茲慢波結(jié)構(gòu)就是梳狀慢波結(jié)構(gòu)。梳狀慢波結(jié)構(gòu)雖然耦合阻抗不太高，但與其他慢波結(jié)構(gòu)相比尺寸較大，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，加工精度比較容易達(dá)到，散熱性能好，而且這種結(jié)構(gòu)及其變態(tài)結(jié)構(gòu)可用于整個(gè)毫米波段，甚至亞毫米波段行波管中。對(duì)這種結(jié)構(gòu)的研究，美國(guó)加洲大學(xué)伯克利分校發(fā)表了一系列的論文，主要工作在于慢波結(jié)構(gòu)的慢波特性計(jì)算及慢波結(jié)構(gòu)的制造方法。在國(guó)內(nèi)，中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所也開(kāi)展了一些研究，發(fā)表了一些研究成果。本申請(qǐng)的同一研究小組還就這種慢波結(jié)構(gòu)的制造方法提出過(guò)另外一項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)，并已經(jīng)得到受理，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?201110050042.2。本申請(qǐng)與上一項(xiàng)申請(qǐng)有一定關(guān)聯(lián)性，但上一項(xiàng)申請(qǐng)主要給出了基于電火花線切割制造雙排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)的的實(shí)施方案，本發(fā)明則提出了與之不同的另一個(gè)實(shí)施方案，具體見(jiàn)下面的方案描述。應(yīng)該指出，目前國(guó)內(nèi)尚無(wú)成功制造能工作于0.2THz以上頻段的慢波結(jié)構(gòu)，因此本發(fā)明具有重要應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提出一種矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)的制造方法。
[0011]本發(fā)明的該方法包括:一種矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)的制造方法，該方法包括:制造梳柵網(wǎng)毛坯、矩形梳底板和矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼；用激光切割方法對(duì)梳柵網(wǎng)毛坯進(jìn)行處理以得到矩形梳柵網(wǎng)；利用矩形梳柵網(wǎng)和矩形梳底板獲得矩形梳結(jié)構(gòu)；將矩形梳結(jié)構(gòu)擠塞入矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼，得到矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)。
[0012]利用本發(fā)明所制造的矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)可以用來(lái)研制微波、毫米波、亞毫米波乃至THz行波管、返波管和分布作用速調(diào)管等(EIK)，并特別適合在0.2-1THZ頻段的上述器件米用。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為基于激光切割的雙排(包括單排)矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)制造工藝流程圖；
[0014]圖2為上、下矩形梳柵網(wǎng)毛坯示意圖，(a)為正視圖，(b)為側(cè)視圖，(C)為頂視圖；
[0015]圖3為上矩形梳柵網(wǎng)圖，(a)為正視圖，(b)為側(cè)剖面圖，(C)為頂視圖；
[0016]圖4為下矩形梳柵網(wǎng)圖，(a)為頂視圖，(b)為側(cè)剖面圖，(C)為頂視圖；
[0017]圖5為一個(gè)用激光切割方法加工的上矩形梳柵網(wǎng)的激光入射背面形貌圖；
[0018]圖6為上下矩形梳底板示意圖，(a)為正視圖，(b)為側(cè)視圖，(C)為頂視圖；
[0019]圖7為無(wú)電子注通道上矩形梳結(jié)構(gòu)示意圖，(a)為正視圖，(b)為側(cè)視圖，(C)為頂視圖；
[0020]圖8為無(wú)電子注通道下矩形梳結(jié)構(gòu)示意圖，(a)為正視圖，(b)為側(cè)視圖，(C)為頂視圖；[0021]圖9為上矩形梳結(jié)構(gòu)不意圖，(a)為正視圖，(b)為側(cè)視圖，(C)為頂視圖；
[0022]圖10為下矩形梳結(jié)構(gòu)示意圖，(a)為正視圖，(b)為側(cè)視圖，(C)為頂視圖；
[0023]圖11為單排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)用管殼示意圖，(a)為正剖面圖，(b)為頂視圖；
[0024]圖12為單排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)示意圖，(a)為正視圖，(b)為頂視圖；
[0025]圖13為單排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)加固工藝示意圖；
[0026]圖14為雙排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)用管殼示意圖，(a)為正剖面圖，(b)為頂視圖；
[0027]圖15為雙排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)示意圖，(a)為正剖面圖，(b)為頂視圖；
[0028]圖16為雙排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)加固工藝示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
附圖中的各元件符號(hào)含義如下:圖2:1-左側(cè)支撐定位邊沿，2-右側(cè)支撐定位邊沿，3-矩形梳柵網(wǎng)預(yù)留區(qū)域，L-長(zhǎng)度，W-寬度，T-厚度。圖3:1_左側(cè)支撐定位邊沿，2-右側(cè)支撐定位邊沿，4-矩形通槽，5-矩形柵梁。圖4:1_左側(cè)支撐定位邊沿，2-右側(cè)支撐定位邊沿，6-矩形通槽，7-矩形柵梁。圖5:8_邊沿殘余毛刺。圖6:L-長(zhǎng)度，W-寬度，D-厚度。圖7:9_上矩形梳底板，10-上矩形梳柵網(wǎng)。圖8:11-下矩形梳底板，12-下矩形梳柵網(wǎng)。圖9:13-半圓形電子注通道。圖10:14-半圓形電子注通道。圖11:15-單排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼，16-電磁波耦合通道。圖12:11_下矩形梳底板，12-下矩形梳柵網(wǎng)，15-單排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼。圖13:11_下矩形梳底板，12-下矩形梳柵網(wǎng)，15-單排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼，17-熱擠壓模具。圖14:18-雙排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼。圖15:9_上矩形梳底板，10-上矩形梳柵網(wǎng)，11-下矩形梳底板，12-下矩形梳柵網(wǎng)，18-單排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼。圖16:9_上矩形梳底板，10-上矩形梳柵網(wǎng)，11-下矩形梳底板，12-下矩形梳柵網(wǎng)，17-熱擠壓模具，18-單排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼。
[0030]本發(fā)明提出一種矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)的制造方法，該方法實(shí)現(xiàn)的基本原理是:先利用用激光切割方法在金屬皮料上制造出上下矩形柵網(wǎng)，或先利用用激光切割與電火花線切割相結(jié)合的方法在條料上制造出上下矩形柵網(wǎng)；然后通過(guò)擴(kuò)散焊接方式將上下矩形柵網(wǎng)分別焊接在上下底板上，從而形成無(wú)電子注通道的上下矩形梳結(jié)構(gòu)；其后再利用線切割方法在上述無(wú)電子注通道的上下矩形梳結(jié)構(gòu)上制造出半圓形電子注通道，從而形成所需的上下矩形梳結(jié)構(gòu)；最后把上述上下矩形梳結(jié)構(gòu)塞進(jìn)入雙排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)用管殼，從而制成所需的雙排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)；或僅僅把上述下矩形梳結(jié)構(gòu)塞進(jìn)入單排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)用管殼，從而制成所需的單排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)。
[0031]圖1為本發(fā)明矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)的制造方法流程圖，根據(jù)本發(fā)明，可制造單排或雙排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)，圖1示出了其制造工藝流程圖，具體包括如下步驟:
[0032](I)利用電火花線切割或其他任何可行方法制造如圖2所示上、下梳柵網(wǎng)毛坯。該毛坯的形狀為一長(zhǎng)條形薄板，圖2中的L標(biāo)示該毛坯的長(zhǎng)度，W標(biāo)示該毛坯的寬度，T標(biāo)示該毛坯的厚度。毛坯的長(zhǎng)度L由所需慢波結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度決定，且公差在±0.005mm以下；毛坯的寬度為所需慢波結(jié)構(gòu)的寬度以及左側(cè)支撐定位邊沿和右側(cè)支撐定位邊沿的寬度的總和，且公差亦在±0.005mm以下，毛坯的厚度T為所需慢波結(jié)構(gòu)的厚度與后續(xù)加工所需冗余層的厚度之和。圖2中用虛線把制造完工上、下梳柵網(wǎng)毛坯劃分為三部分:左側(cè)支撐定位邊沿
1、右側(cè)支撐定位邊沿2和矩形梳柵網(wǎng)預(yù)留區(qū)域3，另外，其中L表示長(zhǎng)度，W表示寬度，T表
不厚度。
[0033]上、下梳柵網(wǎng)毛坯的尺寸完全相同。
[0034]用以制造上、下梳柵網(wǎng)毛坯的材料可以是鑰或其他熔點(diǎn)在1000°C以上的、無(wú)磁性、具有較好機(jī)械加工性能和具有較好導(dǎo)電性能的任何金屬材料。
[0035](2)用激光切割方法在圖2所示的上、下梳柵網(wǎng)毛坯的矩形梳柵網(wǎng)預(yù)留區(qū)域3中制造一系列相同尺寸的矩形通槽，從而制造出如圖3所示的上矩形梳柵網(wǎng)。這些矩形通槽沿著上、下梳柵網(wǎng)毛坯的長(zhǎng)度方向均布排列，圖3中的4標(biāo)示了其中的一個(gè)矩形通槽，5標(biāo)示了其中的一個(gè)柵梁。在如圖3所示的上矩形梳柵網(wǎng)中，上下兩端以柵梁開(kāi)始。本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以根據(jù)器件所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)確定上述矩形通槽的尺寸和柵梁尺寸。柵梁厚度一般與通槽寬度相當(dāng)，設(shè)計(jì)人員可以利用所掌握的設(shè)計(jì)手段進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并給予確定。
[0036](3)用激光切割方法在圖2所示的上、下梳柵網(wǎng)毛坯的矩形梳柵網(wǎng)預(yù)留區(qū)域3中制造一系列相同尺寸的矩形通槽，從而制造出如圖4所示的下矩形梳柵網(wǎng)。這些矩形通槽沿著上、下梳柵網(wǎng)毛坯的長(zhǎng)度方向均布排列，圖4中的6標(biāo)示了其中的一個(gè)矩形通槽，7標(biāo)示了其中的一個(gè)柵梁。在如圖4所示的下矩形梳柵網(wǎng)中，上下兩端以豁口的通槽開(kāi)始，且上下兩端的豁口通槽的寬度之和與處在中間區(qū)域的一個(gè)矩形通槽的寬度相同。下矩形梳的矩形通槽尺寸和柵梁尺寸與上矩形梳完全相同。
[0037](4)在經(jīng)過(guò)步驟2和步驟3制造出的上、下梳柵網(wǎng)的激光入射的反面，在矩形通槽的邊沿一般存在許多邊沿殘余毛刺。圖5給出了一件用激光切割方法加工的上矩形梳柵網(wǎng)的激光入射背面行貌圖，該圖的放大倍數(shù)為50。在該圖中，標(biāo)號(hào)8標(biāo)示出了這些邊沿殘余毛刺。因此，現(xiàn)在需要用西砂紙或平整刀具磨石打磨經(jīng)過(guò)步驟2和步驟3制造出的上、下梳柵網(wǎng)的激光入射的反面，以除去這些邊沿殘余毛刺。打磨所除去的部分的厚度應(yīng)為預(yù)留冗余層的厚度。
[0038](5)也可以把經(jīng)過(guò)步驟2和步驟3制造出的上、下梳柵網(wǎng)安裝在適當(dāng)?shù)膴A具，然后用電火花線切割或電火花方法把上、下梳柵網(wǎng)的有毛刺的一面除去冗余層。當(dāng)然，所除去的部分的厚度應(yīng)為預(yù)留冗余層的厚度。
[0039](6)用化學(xué)方法清洗經(jīng)過(guò)步驟2-步驟3制造出的上、下梳柵網(wǎng)，接著用電鍍方法或其他任何恰當(dāng)方法在上、下梳柵網(wǎng)上鍍銅或覆銅，銅膜約5 μ m。
[0040](7)利用銑、或電火花線切割、或其他任何可行方法制造如圖6所示上、下矩形梳底板，其長(zhǎng)度和寬度與上、下梳毛坯的長(zhǎng)度和寬度相同，同樣分別標(biāo)示為L(zhǎng)和W。此上、下矩形梳底板的厚度在圖6中表示為D，此尺寸應(yīng)保證底板有足夠的強(qiáng)度，可以取為0.5-1.5mm,也可以取為其他恰當(dāng)數(shù)值。尺寸公差應(yīng)在±0.005_以下。材料首選鑰，也可以是其他熔點(diǎn)在1000°C以上的、無(wú)磁性、具有較好機(jī)械加工性能和具有較好導(dǎo)電性能的任何金屬材料。
[0041](8)用化學(xué)方法清洗由步驟7制造出的上、下矩形梳底板。如該底板的材料不是銅，須接著用電鍍方法或其他任何恰當(dāng)方法鍍銅或覆銅，銅膜約5 μ m。
[0042](9)借助適當(dāng)?shù)哪A具，把如圖3所示的上矩形梳柵網(wǎng)和圖6所示的上下矩形梳底板按如圖7所示重疊在一起，并置入氫爐或真空爐中在1000°C條件下保溫約0.5小時(shí)，以實(shí)現(xiàn)二者之間的擴(kuò)散焊接。具體擴(kuò)散焊接條件可以實(shí)現(xiàn)二者可靠焊接為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。焊接后獲得如圖7所示的無(wú)電子注通道上矩形梳結(jié)構(gòu)，圖中的9標(biāo)示了上矩形梳底板，10標(biāo)示上矩形梳柵網(wǎng)。
[0043](10)借助適當(dāng)?shù)哪A具，把如圖4所示的下矩形梳柵網(wǎng)和圖6所示的上下矩形梳底板按如圖8所示重疊在一起，用與步驟9相同的方法以實(shí)現(xiàn)二者之間的擴(kuò)散焊接，獲得如圖8所示的無(wú)電子注通道下矩形梳結(jié)構(gòu)，圖中的11標(biāo)示了下矩形梳底板，12標(biāo)示下矩形梳柵網(wǎng)。
[0044](11)用電火花線切割方法在由步驟9得到的無(wú)電子注通道上矩形梳結(jié)構(gòu)上制造如圖9中的13所示的半圓形電子注通道，從而獲得如圖9所示上矩形梳結(jié)構(gòu)。半圓形電子注通道的軸線位置一般在上矩形梳結(jié)構(gòu)表面與結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)面的交線上，設(shè)計(jì)人員也可以把電子注通道置于其他位置。
[0045](12)用電火花線切割方法在由步驟10得到的無(wú)電子注通道下矩形梳結(jié)構(gòu)上制造如圖10中的14所示的半圓形電子注通道，從而獲得如圖10所示下矩形梳結(jié)構(gòu)。半圓形電子注通道的軸線位置一般在下矩形梳結(jié)構(gòu)表面與結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)面的交線上，設(shè)計(jì)人員也可以把電子注通道置于其他位置。
[0046](13)用超聲清洗方法清洗經(jīng)過(guò)步驟11和步驟12的上、下矩形梳結(jié)構(gòu)，隨后用電鍍方法鍍銅，銅膜約5 μ m。進(jìn)一步把它們置入氫爐，在500-600°C條件下保溫0.5小時(shí)，使銅
膜牢固。
[0047](14)在制造單排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)的情況下，略去上述步驟中制造上矩形梳結(jié)構(gòu)的所有步驟。接著用電火花線切割或其他任何恰當(dāng)方法加工如圖11所示的單排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼，圖中用15標(biāo)示，管殼尺寸的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到步驟6、8和步驟13造成的內(nèi)部部件的尺寸變化。所用材料首選蒙乃爾，也可選用其他熔點(diǎn)在1000°C以上的、無(wú)磁性、具有較好機(jī)械加工性能和具有較好導(dǎo)電性能的任何金屬材料。隨后采用化學(xué)方法清洗。
[0048](15)借助適當(dāng)?shù)哪A具，把如圖10所示的下矩形梳結(jié)構(gòu)擠塞入如圖11所示的單排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼中，從而形成如圖12所示的單排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)。所述下矩形梳結(jié)構(gòu)與單排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼之間的尺寸配合可以是滑配或緊滑配。擠塞操作中，可以用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備把單排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼加熱到700°C _900°C，即采用所謂“熱擠壓”工藝，這樣可以使操作較為順利。
[0049](16)把經(jīng)過(guò)步驟15的單排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)塞入如圖13中標(biāo)號(hào)17所指示的熱擠壓模具中，一同置入氫爐，在600-900°C條件下保溫0.5小時(shí)。熱擠壓模具17可以用石墨、鑰或其他任何低熱膨脹系數(shù)材料以任何可行方法制造。冷卻后取出。此時(shí)，單排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)用管殼向內(nèi)收縮0.01-0.03mm，把下矩形梳結(jié)構(gòu)夾緊。到此獲得最終單排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)。
[0050](17)在制造雙排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)的情況下，略去上述步驟14-步驟16，而開(kāi)始本步驟。用電火花線切割或其他任何恰當(dāng)方法加工如圖14所示的雙排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼，圖中用18標(biāo)示，管殼尺寸的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到步驟6、8和步驟13造成的內(nèi)部部件的尺寸變化。所用材料首選蒙乃爾，也可選用其他熔點(diǎn)在1000°C以上的、無(wú)磁性、具有較好機(jī)械加工性能和具有較好導(dǎo)電性能的任何金屬材料。隨后采用化學(xué)方法清洗。
[0051](18)借助適當(dāng)?shù)哪A具，把如圖9所示的上矩形梳結(jié)構(gòu)和如圖10所示的下矩形梳結(jié)構(gòu)相向重疊起來(lái)，擠塞入如圖14所示的雙排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼中，從而形成如圖15所示的雙排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)。此時(shí)，位于上下矩形梳結(jié)構(gòu)上的兩個(gè)半圓形電子注通道已經(jīng)合成為一個(gè)圓形通道。所述上、下矩形梳結(jié)構(gòu)與雙排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼之間的尺寸配合可以是滑配或緊滑配。擠塞操作中，可以用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備把雙排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼加熱到7000C -900°C，即采用所謂“熱擠壓”工藝，這樣可以使操作較為順利。
[0052](19)把經(jīng)過(guò)步驟18的雙排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)塞入如圖16中標(biāo)號(hào)17所指示的熱擠壓模具中，一同置入氫爐，在600-9001:條件下保溫0.5小時(shí)。熱擠壓模具17與步驟15中所采用的模具相同。冷卻后取出。此時(shí)，雙排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)用管殼向內(nèi)收縮
0.01-0.03mm，把上、下矩形梳結(jié)構(gòu)夾緊。到此獲得最終雙排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)。
[0053]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)的制造方法，該方法包括: (1)制造梳柵網(wǎng)毛坯、矩形梳底板和矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼； (2)用激光切割方法對(duì)梳柵網(wǎng)毛坯進(jìn)行處理以得到矩形梳柵網(wǎng)； (3)利用矩形梳柵網(wǎng)和矩形梳底板獲得矩形梳結(jié)構(gòu)； (4)將矩形梳結(jié)構(gòu)擠塞入矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼，得到矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述梳柵網(wǎng)毛坯、矩形梳底板和矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼分別為上、下梳柵網(wǎng)毛坯，上、下矩形梳底板和雙排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼，則得到的矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)為雙排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述梳柵網(wǎng)毛坯、矩形梳底板和矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼分別為下梳柵網(wǎng)毛坯、下矩形梳底板和單排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼，則得到的矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)為單排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其中梳柵網(wǎng)毛坯是利用電火花線切割或其他任何可行方法制造的長(zhǎng)條形薄板，長(zhǎng)度與矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度相同，寬度方向的中間為矩形梳柵網(wǎng)預(yù)留區(qū)域，其兩邊分別為左側(cè)支撐定位邊沿和右側(cè)支撐定位邊沿，厚度為矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)的厚度與后續(xù)加工所需冗余層的厚度之和。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，梳柵網(wǎng)毛坯的材料是熔點(diǎn)在1000°C以上的、無(wú)磁性、具有較好機(jī)械加工性能和具有較好導(dǎo)電性能的任何金屬材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，梳柵網(wǎng)毛坯的材料是鑰。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(1)中用銑或電火花線切割方法制造矩形梳底板，其長(zhǎng)度和寬度分別與梳柵 網(wǎng)毛坯的長(zhǎng)度和寬度相同，厚度根據(jù)所需機(jī)械強(qiáng)度的要求選擇。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,矩形梳底板的厚度取為0.5-1.5mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，矩形梳底板的材料是熔點(diǎn)在1000°C以上的、無(wú)磁性、具有較好機(jī)械加工性能和具有較好導(dǎo)電性能的任何金屬材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中矩形梳底板的材料是鑰。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，如果矩形梳底板的材料不是銅，則進(jìn)行鍍銅或覆銅，銅膜約5 μ m。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(1)中用電火花線切割制造矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或12所述的方法，其中矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼的材料為熔點(diǎn)在1000°C以上的、無(wú)磁性、具有較好機(jī)械加工性能和具有較好導(dǎo)電性能的任何金屬材料。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或12所述的方法，其中矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼的材料為蒙乃爾。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼加工后采用化學(xué)方法清洗。
16.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中步驟(2)中利用激光切割方法在梳柵網(wǎng)毛坯的矩形梳柵網(wǎng)預(yù)留區(qū)域中制造一系列相同尺寸的矩形通槽得到矩形梳柵網(wǎng)，這些矩形通槽沿著梳柵網(wǎng)毛坯的長(zhǎng)度方向均布排列，通槽之間的部分稱(chēng)為柵梁，柵梁厚度與通槽寬度相當(dāng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中上矩形梳柵網(wǎng)中，上下兩端以柵梁開(kāi)始；下矩形梳柵網(wǎng)中，上下兩端以豁口的通槽開(kāi)始，且上下兩端的豁口通槽的寬度之和與處在中間區(qū)域的一個(gè)矩形通槽的寬度相同。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中用西砂紙或平整刀具磨石打磨激光入射的反面，或者用電火花線切割或電火花方法，把矩形梳柵網(wǎng)的有毛刺的一面除去冗余層，所除去的部分的厚度為預(yù)留的冗余層的厚度。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，接著使用化學(xué)方法清洗矩形梳柵網(wǎng)，并用電鍍方法在矩形梳柵網(wǎng)上鍍銅或覆銅，銅膜約5 μ m。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(3)中把矩形梳柵網(wǎng)和矩形梳底板重疊在一起，并置入氫爐或真空爐中在1000°c條件下保溫約0.5小時(shí)，以實(shí)現(xiàn)二者之間的擴(kuò)散焊接，得到無(wú)電子注通道矩形梳結(jié)構(gòu)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，用電火花線切割方法在無(wú)電子注通道矩形梳結(jié)構(gòu)上制造半圓形電子注通道，從而得到矩形梳結(jié)構(gòu)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，半圓形電子注通道的軸線位置在矩形梳結(jié)構(gòu)表面與結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)面的交線上。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的方法，用超聲清洗方法清洗矩形梳結(jié)構(gòu)，隨后用電鍍方法鍍銅，銅膜約5 μ m。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步把鍍銅后的矩形梳結(jié)構(gòu)置入氫爐，在500-600°C條件下保溫0.5小時(shí)，使銅膜牢固。
25.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中步驟(4)具體為把上矩形梳結(jié)構(gòu)和下矩形梳結(jié)構(gòu)相向重疊起來(lái)，擠塞入雙排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼中，得到雙排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)。
26.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中步驟(4)具體為把下矩形梳結(jié)構(gòu)擠塞入單排矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼中，得到單排矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)?！?br> 27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的方法，矩形梳結(jié)構(gòu)與矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼之間的尺寸配合是滑配或緊滑配。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，擠塞操作采用“熱擠壓”工藝，即用適當(dāng)?shù)脑O(shè)備把矩形梳結(jié)構(gòu)用管殼加熱到700°C _900°C進(jìn)行。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，將得到的矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)塞入熱擠壓模具中，一同置入氫爐，在600-900°C條件下保溫0.5小時(shí),冷卻后取出。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，熱擠壓模具用低熱膨脹系數(shù)材料制造。
31.根據(jù)權(quán)利要求1-3、7、12、21、25或26中任意一個(gè)所述的方法，制造的矩形梳狀慢波結(jié)構(gòu)用于微波、毫米波、亞毫米波乃至THz行波管、返波管和分布作用速調(diào)管(EIK)。
【文檔編號(hào)】H01J9/00GK103854936SQ201210524105
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月7日
【發(fā)明者】王自成, 胡京軍, 李現(xiàn)霞, 劉青倫, 李海強(qiáng), 徐安玉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所