Объемный поглотительэнергии сверхчастотных колебаний Советский патент 1977 года по МПК H01J23/00 

Изобрете1ше относится к области электровакуумных приборов сверхвысоких частот (СВЧ).

В усшштельных лампах бегущей волны, юшстровах, измерительных и других устройствах применяются различные поглощающие материалы, Шнболее распространенными из них являются аяьсифер, науглероженная пористая керамика, а также керметы.

Ошшко альсифер (сплав алюминия, кремння н железа) является поглотителем пленощюго Tima.

1Ьря изготовления поглотителя порошок альснфера иаиоснтся на металлическую подложку н ыкк&ется в Ht,. Механическая прочность такого поглотателя не высока, он может осыпаться при ударах н вибрациях. Увеличение поглощения за счет повышения толщины наносимого слоя приводит к дажнеЁшему ухудшению мехшшческих свойств поглотителя н электронного прибора в целом

Кроме того, альсифер является магннтным материалом, что ограничивает возможность его нрнменення в приборах, в шстности в приборах с магнитной фокусировкой.

В последаее время в некоторых случаях в качестве поглотителя применяется науглероженная керамика.

Пористая керамика (стеатит или окись алюминия) после обеэгажившия в вакуумной системе пропитывается фурфуриловым спиртом или водным раствором глюкозы, высушивается и обжигается в восстановите/шной или неЯтралыюй среде при 750-900°С.

Оргашгческое вещество, разлагаясь, выделяется в порах мате|жала в виде углерода. Поглотители, пoлyчae таким путем, имеют {шэкую механическую прочность и ннэкую теплопроводность, что связано с высокой поржстостью керамнкн; кроме того, пористую и механически непрочную керамику нельзя надежно применять к металлическим теплоотводящим элементам, а также, в процессе работы прибора пористый наутлеррженный поглотитель выделяет продукты неполного разложения органической пропитки (различные углеводородьО и адсор рованные новерхностью пор газы, что может пртсводить к ухудшению вакуума, отравлению катода н другим явлениям уменьшающим надежность прибора.

Поглотители тнпа керметов, например, поглотитель из смесн порошков молнбдена и керамнкн, получают спеканием в водороде при 1700-1800° С. Такне поглотители могут быть- компактнылвд, обладать достаточной прочнос1ью и удовлетворительной теплопроводиостью.Ъдиако из-за высокой температуры спекания эти материалы нетехнологичны, критичны к составу газовой среды гфи сяека1ши. При изготовлении смесей исходных компонентов, имеющих сильно отличающийся удельный вес, трудно достигается гомогенизация. Все вышеуказанное затрудн:гет воспроизведение электрических свойств материалов-керметов.

Цель изобрете1шя - создание объемного ноглотителя СВЧ знергии, обладающего по сравнению с ювестными поглотителями лучшими механитескими, тепловыми и вакуумными свойствами, что в свою очередь, позво;шт создать приборы с повьнненнбй механической прошостью, виброустойтавостью и, следовательно, надежностью.

Для этого используют монолитный, механически прочный материал, получаемый путем сиекаиия окнслов татана, алюмиршя и магния в восстановительной газовой среде.

Поглощающие свойства обуславливаются налитаем в составе материала нестехиометрических окислов титана общей TinOm где обладаюидах высокими диэлектрическими потерями и низким сопротевлением.

Экспериментальной проверкой установлено, что получить плотньш, механически прочный материал на основе только окислов титана весьма трудно, а регулировать его поглощающую способность практически невозмомсю. Высокая нлотность и необходимое поглощегше получено в материалах

гройнои системы окислов титана, алюминия и магния в пределах исходных составов, вес.%: TiOj10 90

AljOj9,8-85

MgO0,2- 5

после спекания их в восстановительной газовой среде.

В процессе обжига содержащаяся в нйХодной смеси TiOj подвергается востановлению согласно реактщи

TiOj- TinOm -t-HjO

Окись алюмн1гая при спекании материала придает ему повышенную плотность, теплопроводность и меха1шческую прочность, а различные соотноН ения окислов титана и алюминия позволяют регулировать величину поглощения.

Окись магаия введена в состав материала для сгшжения скорости рекристаллизации зерен корунда при спекании и достижения высокой механической прочности.

Экспериментальная проверка свойств материала показала, что диэлектрические свойства его можно регулировать в различных пределах: tg5 от 0,001 до 0,1 и более; удельное объемное сопротивление - от десятков Ом до любой более высокой заданной ве;шчины; механическую прочность на изгаб - до 1700 кгс/см.

В реальных поглощающих устройствах для сантиметрового диапазона длин волн предла|гаемые материалы с различным соотношением окислов титана и алюминия дают затухание, указанное в таблице.

Экспериментальная проверка показала возможность применения указанных поглотителей и в диапазоне миллиметровых длин Bojm.

К преимуществам предлагаемого объемного поглотителя, кроме указа1шых выще, относится также отсутствие магнитных свойств; отсутствие в его составе нестабильных разлагающихся соединений, например углеводородов или карбидов; повыщенная в несколько раз в сравнении с пористыми поглотителями теплопроводность;

относительная простота технологии изготовления, так как спекание изделий проводиюя при температуре не выше 1600° С, для чего могут быть использованы прюмыщленно вьшускаемые печи конвейерного типа, обеспечивающие стабильную газовую среду и температуру при обжиге; надежное соединение с металлами различными способами: путем предварительной металлизащш, термокомпрессионной сварки н активной пайки, что обеспечивает снятие избыточного тепла с поглотителя. s Окисный объемный поиготитель п)и работе в вакууме может выдерживать высокие рабочие температуры (до 800 С и более). Формула изобретения Объемный поглотитель энергии сверхвысо-; кочастотных колеб; лт для электровакуумных приборов сверхвысоких частот, отличаюш и и с я тем, что, с целью улучнкния механи«ческих, тепловых н вакуумных свойств, он выполцен в виде монолитното иематнитното керамического гела, полученното путем спекания в восстаиовительнпи газовой среде смеси окислов титана, алюминия и магния, взятых в количестве, вес.%: TiOj 10 -90 AljOj 9,8-85 МдО 0,2- S