CN103236390A - 一种短毫米波行波管用金刚石输能窗及其制造方法 - Google Patents

一种短毫米波行波管用金刚石输能窗及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103236390A
CN103236390A CN2013101319109A CN201310131910A CN103236390A CN 103236390 A CN103236390 A CN 103236390A CN 2013101319109 A CN2013101319109 A CN 2013101319109A CN 201310131910 A CN201310131910 A CN 201310131910A CN 103236390 A CN103236390 A CN 103236390A
Authority
CN
China
Prior art keywords
window
diamond
energy transmission
transmission window
delivery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013101319109A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103236390B (zh
Inventor
丁明清
杜英华
李莉莉
冯进军
胡银富
蔡军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 12 Research Institute
Original Assignee
CETC 12 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 12 Research Institute filed Critical CETC 12 Research Institute
Priority to CN201310131910.9A priority Critical patent/CN103236390B/zh
Publication of CN103236390A publication Critical patent/CN103236390A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103236390B publication Critical patent/CN103236390B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

一种短毫米波行波管用的金刚石输能窗，属于真空电子技术领域，包括输能窗片、连接波导和封接窗架，该金刚石输能窗的上下两部分是对称放置并与波导相连接的封接窗架，它们的中部密封地紧夹金刚石窗片。根据以上所表述金刚石输能窗的制造方法为，ａ选用基底硅片；ｂ装入微波等离子体化学气相沉积设备；c充入氢气；d启动等离子体放电；e提高气压和微波功率，基片温度达到850～950°Ｃ；f加入甲烷，开始金刚石的生长；g结束生长，取出金刚石材料；h进行研磨，抛光并用激光切割成窗片；i窗片金属化；j窗片与窗架对中焊接。该输能窗的匹配性能和传输损耗均优于蓝宝石窗。

Description

一种短毫米波行波管用金刚石输能窗及其制造方法
技术领域
本发明属于真空电子技术领域，特别涉及一种短毫米波行波管用的金刚石输能窗及其制造方法。
背景技术
毫米波段以及更高频段的太赫兹(THz)真空器件具有功率大、频带宽等优点，在雷达、制导、战术和战略通信、电子对抗、遥感、辐射测量等方面得到了广泛应用。由于这种行波管的频率相对较高，零部件的尺寸较小，给产品研制带来种种困难，特别是慢波结构、衰减器和微波输能窗这些尺寸要求更严格之处的加工制造。输能窗是短毫米波段（例如W波段）行波管中的重要部件之一。为了使行波管能稳定工作，并提供良好的电性能参数，输能窗必须具有驻波低、传输损耗小等特点，而且应该具有足够的结构强度和真空密封性能。微波输能窗有多种结构形式。其中盒形窗是最常用的一种结构，具有承受功率容量大、频带宽和结构简单，而且工艺比较成熟，蓝宝石是常用的窗片材料之一。但是对于短毫米波，例如W波段行波管，蓝宝石窗存在一系列问题。首先，它的介电常数9.5较高。如果窗架要想做成WR10标准波导口，根据介电常数和波长计算得到的蓝宝石窗片的厚度小于0.1mm，强度不够，很难实现。另外一方面，蓝宝石窗与金刚石窗相比，微波损耗相对较大。而高品质金刚石材料，是已知材料中最优异的介质材料，具有低介电常数、低微波损耗、高硬度和高导热率等特性，是微波真空器件，特别是短毫米波行波管理想的输能窗材料。根据计算，如果窗架做成WR10标准波导口，金刚石窗片的厚度达到0.16～0.2mm，可以满足强度的实用要求。更重要的是金刚石窗的传输损耗低，有利于提高短毫米波器件的输出功率；而且它具有更好的匹配性能，较低的反射损耗，有利于抑制行波管的反射振荡，获得稳定的工作性能。因此，本申请选用金刚石材料而不是蓝宝石。
发明内容
本发明解决的技术问题是，为使短毫米波行波管稳定工作，通常选用的短毫米波输能窗材料为蓝宝石，但蓝宝石存在的问题是介电常数高，强度不够，匹配性能差和损耗大等缺陷。为了克服这些不足之处，就需要开发一种金刚石输能窗并寻求其制造方法。
本发明的目的是，提供一种短毫米波行波管用金刚石输能窗及其制造方法。为了实现本发明的目的，采取的技术方案如下，一种短毫米波行波管用的金刚石输能窗，包括输能窗片、连接波导和封接窗架，其特征在于，该金刚石输能窗的上下两部分是对称放置并与波导相连接的封接窗架，它们的中部密封地紧夹一片金刚石窗片。根据以上所表述金刚石输能窗的制造方法，其特征在于，按如下步骤进行，
ａ.选用基底硅片，将其表面采用金刚石粉抛光形核；
ｂ.基片装入微波等离子体化学气相沉积设备，将***抽真空至≤1x10-1Pa;
c.充入氢气-流量100～600sccm，气压400～800Pa;
d.加微波功率1000W，启动等离子体放电；
e.提高气压和微波功率至10～16KPa和2～3ＫＷ，基片温度达到850～950°Ｃ；
f.加入甲烷－1～6ｓｃｃｍ，开始金刚石的生长；
g.结束生长，取出生长的金刚石材料；
h.金刚石材料进行研磨，抛光并用激光切割成窗片；
i.窗片金属化;
j.窗片与窗架的对中与焊接。
金刚石输能窗的制造工艺涉及到窗片边缘的金属化，及其与窗架的焊接。首先，使用射频磁控溅射镀膜设备进行窗片边缘的金属化。然后，将窗片与上下窗架对中固定，并进行一次性钎焊。
本发明的有益效果是，利用金刚石窗的传输损耗和反射损耗低，匹配性能优异的特点，提高短毫米波行波管的输出功率，有效抑制器件的反射振荡，获得稳定的工作性能。
附图说明
图1为一种短毫米波行波管用的金刚石输能窗的示意图。
图2为金刚石输能窗制造的流程图
具体实施方式
参照图1，表示一种Ｗ波段行波管用的金刚石输能窗示意图，图中，部件2为金刚石窗片，它与上窗架1和下窗架3通过钎焊连接在一起，构成真空密封。主要部件金刚石窗片材料的制备按照以下步骤进行操作：
ａ.选用基底硅片，将其表面采用金刚石粉抛光形核；
ｂ.基片装入微波等离子体化学气相沉积设备，将***抽真空至≤1x10-1Pa;
c.充入氢气-流量100～600sccm，气压400～800Pa;
d.加微波功率1000W，启动等离子体放电；
e.提高气压和微波功率至10～16KPa和2～3ＫＷ，基片温度达到850～950°Ｃ；
f.加入甲烷－1～6ｓｃｃｍ，开始金刚石的生长；
g.结束生长时，取出生长的金刚石材料；
接着是金刚石窗片的加工和封装，按以下步骤进行：
h.金刚石材料进行研磨，抛光并用激光切割成窗片；
i.窗片金属化;
j.窗片与窗架的对中与焊接。

Claims (2)

1.一种短毫米波行波管用的金刚石输能窗，包括输能窗片、连接波导和封接窗架，其特征在于，该金刚石输能窗的上下两部分是对称放置并与波导相连接的封接窗架，它们的中部密封地紧夹一片金刚石窗片。
2.根据权利要求1所述金刚石输能窗的制造方法，其特征在于，按如下步骤进行，
ａ.选用基底硅片，将其表面采用金刚石粉抛光形核；
ｂ.基片装入微波等离子体化学气相沉积设备，将***抽真空至≤1x10-1Pa;
c.充入氢气-流量100～600sccm，气压400～800Pa;
d.加微波功率1000W，启动等离子体放电；
e.提高气压和微波功率至10～16KPa和2～3ＫＷ，基片温度达到850～950°Ｃ；
f.加入甲烷－1～6ｓｃｃｍ，开始金刚石的生长；
g.结束生长，取出生长的金刚石材料；
h.金刚石材料进行研磨，抛光并用激光切割成窗片；
i.窗片金属化;
j.窗片与窗架的对中与焊接。
CN201310131910.9A 2013-04-16 2013-04-16 一种短毫米波行波管用金刚石输能窗及其制造方法 Active CN103236390B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310131910.9A CN103236390B (zh) 2013-04-16 2013-04-16 一种短毫米波行波管用金刚石输能窗及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310131910.9A CN103236390B (zh) 2013-04-16 2013-04-16 一种短毫米波行波管用金刚石输能窗及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103236390A true CN103236390A (zh) 2013-08-07
CN103236390B CN103236390B (zh) 2016-02-24

Family

ID=48884424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310131910.9A Active CN103236390B (zh) 2013-04-16 2013-04-16 一种短毫米波行波管用金刚石输能窗及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103236390B (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103779154A (zh) * 2014-01-10 2014-05-07 中国电子科技集团公司第十二研究所 一种太赫兹波段真空器件用的金刚石输能窗片及其制造方法
CN104485271A (zh) * 2014-12-10 2015-04-01 中国电子科技集团公司第十二研究所 空间行波管用圆形法兰盒型窗及其制造方法
CN105185677A (zh) * 2015-08-07 2015-12-23 南京三乐电子信息产业集团有限公司 一种毫米波行波管金刚石输能窗及其加工方法
CN107393790A (zh) * 2017-07-20 2017-11-24 中国科学院电子学研究所 电真空器件介质窗片的金属化方法
CN107611554A (zh) * 2017-09-07 2018-01-19 中科迪高微波***有限公司 高性能气密等级波导密封窗的制作方法
CN109712856A (zh) * 2018-12-29 2019-05-03 电子科技大学 一种电真空输能窗结构
CN109727835A (zh) * 2018-12-29 2019-05-07 中国电子科技集团公司第十二研究所 用于同轴输能窗的内导体、同轴输能窗及行波管
CN110416039A (zh) * 2019-07-30 2019-11-05 中国电子科技集团公司第十二研究所 一种太赫兹波段真空器件用的输能窗片及其制备方法
CN111243920A (zh) * 2020-01-21 2020-06-05 电子科技大学 一种平面微波输能窗
CN113512719A (zh) * 2021-06-10 2021-10-19 上海铂世光半导体科技有限公司 一种提高微波cvd窗口耐热性的复合窗口结构

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001338588A (ja) * 2000-05-30 2001-12-07 Japan Atom Energy Res Inst ジャイロトロン及びその製造方法
JP2003234074A (ja) * 2002-02-06 2003-08-22 Japan Atom Energy Res Inst 高周波用真空窓およびジャイロトロン装置
CN201717234U (zh) * 2010-05-26 2011-01-19 安徽华东光电技术研究所 一种用于x波段空间行波管的输能窗结构

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001338588A (ja) * 2000-05-30 2001-12-07 Japan Atom Energy Res Inst ジャイロトロン及びその製造方法
JP2003234074A (ja) * 2002-02-06 2003-08-22 Japan Atom Energy Res Inst 高周波用真空窓およびジャイロトロン装置
CN201717234U (zh) * 2010-05-26 2011-01-19 安徽华东光电技术研究所 一种用于x波段空间行波管的输能窗结构

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MING Q. DING, ET AL.: "A Study of Free Standing Diamond Films for mm TWTs", 《2011IEEE INTERNATIONAL VACUUM ELECTRONICS CONFERENCE》 *
丁耀根: "《大功率速调管的设计制造和应用》", 1 December 2010, 国防工业出版社 *
李新宇等: "CVD金刚石在电真空器件中的应用", 《真空电子技术》 *
杜英华等: "W波段行波管金刚石窗的模拟优化与性能测试", 《真空电子技术》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103779154A (zh) * 2014-01-10 2014-05-07 中国电子科技集团公司第十二研究所 一种太赫兹波段真空器件用的金刚石输能窗片及其制造方法
CN103779154B (zh) * 2014-01-10 2016-03-30 中国电子科技集团公司第十二研究所 一种太赫兹波段真空器件用的金刚石输能窗片及其制造方法
CN104485271A (zh) * 2014-12-10 2015-04-01 中国电子科技集团公司第十二研究所 空间行波管用圆形法兰盒型窗及其制造方法
CN105185677A (zh) * 2015-08-07 2015-12-23 南京三乐电子信息产业集团有限公司 一种毫米波行波管金刚石输能窗及其加工方法
CN107393790A (zh) * 2017-07-20 2017-11-24 中国科学院电子学研究所 电真空器件介质窗片的金属化方法
CN107611554B (zh) * 2017-09-07 2020-02-18 中科迪高微波***有限公司 高性能气密等级波导密封窗的制作方法
CN107611554A (zh) * 2017-09-07 2018-01-19 中科迪高微波***有限公司 高性能气密等级波导密封窗的制作方法
CN109712856A (zh) * 2018-12-29 2019-05-03 电子科技大学 一种电真空输能窗结构
CN109727835A (zh) * 2018-12-29 2019-05-07 中国电子科技集团公司第十二研究所 用于同轴输能窗的内导体、同轴输能窗及行波管
CN109727835B (zh) * 2018-12-29 2021-06-29 中国电子科技集团公司第十二研究所 用于同轴输能窗的内导体、同轴输能窗及行波管
CN110416039A (zh) * 2019-07-30 2019-11-05 中国电子科技集团公司第十二研究所 一种太赫兹波段真空器件用的输能窗片及其制备方法
CN111243920A (zh) * 2020-01-21 2020-06-05 电子科技大学 一种平面微波输能窗
CN111243920B (zh) * 2020-01-21 2021-07-13 电子科技大学 一种平面微波输能窗
CN113512719A (zh) * 2021-06-10 2021-10-19 上海铂世光半导体科技有限公司 一种提高微波cvd窗口耐热性的复合窗口结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN103236390B (zh) 2016-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103236390A (zh) 一种短毫米波行波管用金刚石输能窗及其制造方法
CN104849570B (zh) 一种基于人工磁导体矩形波导的材料电磁参数测试方法
CN103779154B (zh) 一种太赫兹波段真空器件用的金刚石输能窗片及其制造方法
CN103993285B (zh) 一种柔性bmn薄膜压控变容管的制备方法
CN106835070B (zh) 微波等离子体化学气相沉积金刚石反应装置
Wang et al. Study of a miniaturized dual-beam TWT with planar dielectric-rods-support uniform metallic meander line
CN103526187A (zh) 一种大面积微波等离子体化学气相沉积***
WO2021098064A1 (zh) 全频段太赫兹四倍频模块
Zhou et al. Cold sintering optimized SrF2 microwave dielectric ceramics for the development of dielectric resonator antenna at 5G millimeter-wave band
CN102568985A (zh) 宽带大功率脊波导密封窗的应用
CN109195299A (zh) 一种圆柱表面波等离子体产生装置
CN104037473A (zh) 新型超宽频带盒型输出窗
CN103325645B (zh) 一种用于行波管的金刚石-电镀铜复合式夹持杆及其制造方法
CN102867716A (zh) 一种用于行波管的金刚石-金属复合式夹持杆及其制造方法
CN109148243A (zh) 适用于螺旋线行波管的宽带大功率输能结构
Zamudio et al. Optimization of AZO films for integrating optically transparent antennas with photovoltaics
CN201838555U (zh) 一种应用钼铜镍合金的高频窗
CN116970922A (zh) Mpcvd装置及其应用
CN101462872A (zh) 一种低频微带天线基板材料及其制备方法
CN108134206A (zh) 台阶波纹太赫兹喇叭天线
CN103606744A (zh) 双同心开口圆环形贴片天线
CN105218096A (zh) 一种高q透明yag微波介质陶瓷材料及其应用
Minaev et al. A plasma receiving dipole antenna
CN107858667B (zh) 一种小型椭球式等离子反应腔及其制造方法
CN202940214U (zh) 一种行波管输入输出接口

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant