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Aus mehreren Teilen zusammengesetzte Entladungsröhre und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Es sind elektrische Entladungsröhren für hohe Spannungen bekannt, bei denen das Vakuumgefäss mehrere Abteile aufweist, die miteinander zusammenhängen und einen gemeinsamen Vakuumraum einschliessen. Die Herstellung solcher zusammengesetzter Röhren, vornehmlich die Bildung der
Gefässwand, aber auch die Entgasung bereitet Schwierigkeiten. Im allgemeinen erfolgt die Herstellung von Entladungsröhren leichter, wenn es sich um kleinere Einheiten handelt.
Es ist schon bekannt, Hochspannungsentladungsröhren mit stufenartiger Beschleunigung der Elektronen aus mehreren Teilen herzustellen, die jede für sich evakuiert sind und die mit einem kleinen Abstand hintereinander angeordnet werden, derart, dass die durch ein dünnes Fenster aus dem einen Teil heraustretenden Elektronen, nachdem sie eine kurze Luftstrecke durchlaufen haben, durch ein zweites Fenster in einen weiteren Teil hineintreten können, in dem sie wieder eine Beschleunigung erhalten. Diese Anordnung bringt Nachteile mit sich, besonders weil die Durchtrittsfenster Energie absorbieren und sehr empfindlich sind.
Die Erfindung betrifft eine aus mehreren Teilen zusammengesetzte Hochspannungsentladungsröhre, die die angegebenen Nachteile nicht aufweist.
Erfindungsgemäss werden die Abteile der Röhre als selbständige Vakuumgefässe hergestellt und mit an ihrem Ende mit einer Folie verschlossenen, einander gegenseitig angepassten Ansatzteilen versehen. Die Folie eines Ansatzteiles des einen Röhrenabteiles wird gegen die Folie eines Ansatzteiles eines zweiten Röhrenabteiles gesetzt. Diese beiden Ansatzteile werden dann luftdicht, z. B. durch Verlöten, verbunden. Danach, oder, falls die Röhre aus mehr als zwei Abteilen besteht, nachdem der weitere Abteil bzw. die weiteren Abteile auf diese Weise befestigt sind, werden die Folien durchlocht.
Die Durchlochung der folienartigen Zwischenwände kann durch Elektronenbombardement erfolgen, wobei man um möglichst viel Energie von den Folien absorbieren zu lassen, die Elektronengeschwindigkeit nicht allzu hoch treibt.
Auch können mechanische Vorrichtungen zum Durchbrechen der Zwischenwand benutzt werden.
Um die beim Durchlochen der Folien in den Vakuumraum eintretenden Gase zu binden, kann
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bracht werden.
Solche Fangstoffelassen sieh in Hochspannungsentladungsgefässen mit Erfolg verwenden, wenn sie nur an dazu geeigneten Stellen angebracht werden. Sie sind vor dem Aufprall von beweglichen Teilchen zu schützen und vorzugsweise an einer feldfreien Stelle anzuordnen.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine besondere Einrichtung vorgesehen, um die Durchbrechung der Zwischenwand mechanisch auszuführen. Zu diesem Zwecke hat einer der Ansatzteile eine dehnbare, beispielsweise gewellte Strecke, die eine rohrförmige Stanze umgibt. Es sind dabei ferner Mittel vorgesehen, um durch Längenverkürzung der dehnbaren Strecke die Stanze durch die Folien zu treiben. Zweckmässig wird die Hohlstanze mit einem, mit Ausnahme einer abgerundeten Stelle, scharf zugeschrägten Rand versehen, so dass sie als Hohlpfeife"eine Scheibe aus der Zwischenwand ausschneidet. Die unscharfe Stelle hat den Zweck, zu verhindern, dass die ausgestanzte Scheibe die Stanze verstopft. Diese bleibt nämlich an dieser Stelle mit der Wand verbunden.
Zwischen der Wand des einen Ansatzteiles und der abgerundeten Stelle der Stanze wird eine Aus-
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sparung vorgesehen, die zur Aufnahme der aus den Folien ausgestanzten und von der abgerundeten
Kante der Stanze seitlich umgelegten Teile dient.
Vorzugsweiseist der scharfe Rand der Stanze etwas gegen die Fläche der Folien, u. zw. gerechnet von der abgerundeten Stelle ab vorwärts, geneigt. Beim Verschieben der Stanze entsteht dann ein
Schnitt, der sich von einem diametral gegenüber der unscharfen Stelle liegenden Punkte her nach der gegenüberliegenden Seite allmählich ausbreitet.
Die Zeichnung veranschaulicht in Fig. 1 als Beispiel eine Röntgenröhre, auf die das Verfahren nach der Erfindung angewendet werden kann. Fig. 2 stellt den Teil dieser Röhre, der die beiden Abteile des Entladungsgefässes verbindet, in vergrössertem Massstab dar. In Fig. 3 wird eine besondere Ausführungsform des Verbindungsteiles einer Entladungsröhre nach der Erfindung dargestellt.
Die Röntgenröhre nach der Fig. 1 besteht aus zwei Abteilen 1 und 2. Das Abteil 1 enthält die Anode 3, das Abteil 2 das Kathodengebilde 4. Gegenüber der Anode befindet sich das Strahlenaustrittsfenster 32. Beide Abteilungen erstrecken sich parallel zueinander und sind mit einem Kabelanschluss versehen, so dass die Hochspannungskabel 7 und 8, durch welche der elektrische Strom der Röhre zugeleitet wird, sich in derselben Richtung dicht nebeneinander erstrecken, was für die bequeme Handhabung der Röhre günstig ist.
Die Wand der beiden Abteile besteht aus einem Metallgefäss 24 bzw. 25 und einer an dem Rande dieses Gefässes angeschmolzenen, die Elektrode tragenden Einstülpung 26 bzw. 27 aus Glas. Die Enden der Hochspannungskabel 7 und 8 tragen isolierende Anschlussstücke 5 und 6, die sich in die Einstülpungen 26 und 27 erstrecken. Der Raum zwischen diesen Anschlussstücken und der Innenwand der Einstülpungen 28 bzw. 29 ist mit einer sich erhärtenden Isoliermasse ausgefüllt.
Die Herstellung der Röhre aus einem Stück ist schwierig. Ist z. B. der Glasteil 26 zuerst angeschmolzen (was wegen der Form der Röhre an sich schon keine leichte Arbeit ist), so bietet es besondere Schwierigkeiten, den Teil 27 richtig anzuschmelzen, ohne dass durch die dabei verwendete Schmelzflamme die Abschmelzung des Teiles 26 wieder zerstört wird.
Erfindungsgemäss werden diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt, dass die Abteile 1 und 2 als selbständige Vakuumgefässe hergestellt und erst danach miteinander verbunden werden.
Auch die Kabelanschlüsse können vollkommen montiert werden, bevor die Zusammensetzung der beiden Teile zu einer vollständigen Entladungsröhre stattfindet.
Gegenüber dem wirksamen Teil der Elektrode besitzen die Metallgefässe 24 und 25 je einen Ansatzteil. Diese Ansatzteile sind mit 9 und 10 bezeichnet. Sie sind an ihrem Ende mit einer dünnen Metallfolie, z. B. aus Konstantan von 50 Mikron, luftdicht verschlossen.
Nachdem die Gefässe 1 und 2 auf übliche Weise bis zu dem für Röntgenröhren gebräuchlichen Grade luftleer gepumpt und vollkommen entgast sind und gegebenenfalls die Kabelanschlüsse fertig gemacht sind, werden dieFolien gegeneinander gesetzt. Um eine genaue Stellung des einen Ansatzteiles relativ zu dem andern zu erreichen, ist das Ende des Ansatzteiles 9 an der Aussenseite etwas abgedreht und das Ende des Ansatzteiles 10 hat eine entsprechend bemessene Erweiterung, so dass die Teile 9 und 10, wie in Fig. 2 ersichtlich, passend ineinandergreifen.
Fig. 2 zeigt auch die (in Fig. 1 nicht dargestellten) Metallfolien 11 und 12, von denen die Folie 11 den rohrförmigen Ansatzteil 9 und die Folie 12 den rohrförmigen Ansatzteil 10 vakuumdicht abschliesst. Damit beim Ineinanderschieben der Rohrteile die Luft Gelegenheit hat zu entweichen, ist der Ansatzteil 10 mit einem kleinen Loch 13 versehen.
Nachdem die Teile 9 und 10 auf diese Weise aneinander angesetzt sind, wird die Öffnung 13 mit Metall ausgefüllt und die Naht 14 ebenfalls luftdicht, z. B. durch Anwendung eines Lötmittels
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Dies kann bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Bauart dadurch bewirkt werden, dass man an die Anode eine hohe Spannung mit Bezug auf die Kathode anlegt und der Glühdraht der Kathode so hoch erhitzt wird, dass ein kräftiger Elektronenstrom auf die von den Folien gebildete Zwischenwand auftrifft und diese so hoch erhitzt, dass sie ganz oder teilweise schmilzt oder jedenfalls zerstört wird. Die erforderliche Grösse der Spannung hängt von der Dicke der Metallfolien und von dem Material, aus dem sie hergestellt sind, ab ; selbstverständlich muss sie um so höher sein, je dicker die Folien sind und eine jehöhere Temperatur fürihr Durehbrennen erforderlich ist. Praktisch hat sich gezeigt, dass zum Durch- schlagen von zwei Folien, die einen genügenden Luftabschluss gewährleisten, eine Spannung zwischen 100 und 200 kV ausreicht.
Die Anwendungsmöglichkeit der Erfindung ist keineswegs auf die in Fig. 1 abgebildete Röhrenform beschränkt. Das Verfahren gemäss der Erfindung kommt z. B. auch dort in Frage, wo es sich um die Herstellung von Hochspannungsentladungsröhren mit rohrförmigen Zwischenelektroden handelt. Hiebei können die zu beiden Seiten der Zwischenelektrode liegenden Abteile der Entladungröhre als selbständige Vakuumgefässe hergestellt und die rohrförmige Zwischenelektrode aus zwei Teilen zusammengesetzt werden, die aus den Gefässen herausragen und die an ihrem Ende mit einer Folie verschlossene Ansatzteile bilden. Die miteinander zu verbindenden Abteile liegen dann nicht, wie in Fig. 1 dargestellt, nebeneinander, sondern hintereinander.
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Fig. 3 veranschaulicht beispielsweise einen Ausschnitt eines Verbindungsrohres, wie dieses eine Entladungsröhre nach der Erfindung besitzen kann. Der Teil 9 hat eine dehnbare Strecke 15 aus gewelltem Blech. Durch letztere wird das Endstück 16 mit dem Teil 9 einigermassen beweglich verbunden. Das Wellrohr 15 umgibt eine in dem Ansatzteil bewegbare Stanze in Form einer"Hohl- pfeife"17, der mit einem Flansch 18 an dem Teil 9 anliegt und durch eine Feder 19 in dieser Lage ge- halten wird. An dem andern Ende weist der Dorn einen um einen Winkel a gegen die Folien geneigten scharfen Rand 20 auf.
Die Teile 16 und 10 werden in der mit Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen Weise miteinander luftdicht verbunden. Eine Mutter 21 verhindert die gegenseitige Verlagerung der Teile 9 und 16. Ein auf dem Teil 9 befestigter Ring 22 dient als Stutzen für die Mutter 21 und verhindert, dass das Wellrohr durch den atmosphärischen Luftdruck zusammengepresst wird.
Nachdem die Entladungsröhre fertiggestellt ist, wird die Mutter 21 angedreht, so dass der Abstand zwischen den Teilen 9 und 10 verringert wird. Der Rand des Teiles 9 drückt dabei die Hohlpfeife 1'1 nach rechts, so dass der scharfe Rind 20 gegen die Folien 11 und 12 gepresst und hiedurch die Zwischenwand zerrissen wird. Zufolge der Neigung des Randes 20 breitet sich der Schnitt in der Zwischenwand von dem vorderen Punkte 30 her nach der gegenüber diesem Punkt liegenden Seite hin aus. An dieser etwas gegen die dem Punkte zurückstehende Seite hat der Rand der Stanze eine abgerundete Stelle 23, so dass hier die Folien nicht weiter zerrissen werden, sondern mit der Aussenwand verbunden bleiben.
Beim Weiterbewegen der Stanze werden die Folien umgebogen und es gleitet der Teil 23 über sie hinweg, so dass sie sich in der Aussparung 31 an die Wand anlegen und den Betrieb der Röhre weiter nicht stören. Selbstverständlich muss bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform der Verbindungsteil zwischen den beiden Röhrenabteilen länger sein als bei einer Ausführung nach Fig. 1.
Es ist fast unvermeidlich, dass zwischen den beiden Folien beim Aneinandersetzen der Gefässe 1 und 2 und auch zwischen den ineinandergeschobenen Ansatzteilen etwas Luft eingeschlossen bleibt. Beim Durchlochen der Zwischenwand verbreitet sich diese Luft in den Vakuumraum und verschlechtert das H) chvakuum. Werden die Folien durchgebrannt, so kann ausserdem eine Gasabgabe des erhitzten Metalles erfolgen. Um das Hochvakuum aufrechtzuerhalten, bringt man in der Röhre, zweckmässig an einer Stelle, wj sich möglichst wenig bewegliche Teilchen befinden, eine Menge eines geeigneten Fangstoffes, z. B. Barium, an. Die schädlichen Gase werden durch diesen Stoff sofort gebunden und können dann die Wirkung der Entladungsröhre nicht mehr beeinträchtigen. Eine zum Anbringen des Fangstoffes geeignete Stelle bildet z.
B. der Kathodentopf 4, in dem sich der Glühdraht zum Aussenden der Elektronen beUn1et. Inne-halb die1es Metallkörpers befindet sich meistens ein praktisch feldfreier Rium, was für die Wirkung des Fangstoffes günstig ist.
Es ist klar, dass sich die E findung auch auf Entladungsröhren anwenden lässt, die aus mehr als zwei Teilen bestehen. Auch ist sie nicht auf Röntgenröhren beschränkt, sondern auf Entladungsröhren, die andern Zwecken dienen, z. B. auf Röhren zum Aussenden von Kathodenstrahlen, ebenfalls anwendbar.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Entladungsröhren, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere Abteile der Röhre als selbständige Vakuumgefässe hergestellt werden, die je einen an seinem Ende mit einer Folie verschlossenen Ansatzteil bzw. mehrere solche Teile besitzen und dass die Folie eines Ansatzteiles des einen Rohrenabteiles gegen die Folie eines Ansatzteiles eines zweiten Röhrenabteiles gesetzt und diese beiden einander gegenseitig angepassten Ansatzteile luftdicht, z. B. durch Verlöten verbunden werden, wonach Durchlochung der Folien stattfindet.