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Elektrisches Entladungsgefäss, vorzugsweise Meine Elektronenröhre mit Metallhülse.
Es sind elektrische Entladungsgefässe mit Metallhülle bekannt geworden, deren System auf einem Glaskörper gehaltert ist, welcher der Gefässhülle angeschmolzen wird. Den Nachteil der frühzeitigen Glaserweichung bei dieser Ausführung umgehen andere Konstruktionen, welche das System auf schwer erweichbarem, insbesondere keramischem Material fixieren und demselben den Metallkolben aufschmelzen. Wieder andere Ausführungen verwenden eine Halterung in oder auf Metallkörpern, auf oder durch welche die Haltedrähte mit Glas befestigt oder durchgeführt sind. Zur Verbindung derartiger Metallkörper mit der metallenen Gefässhülle sind Löt- oder Schweissverfahren erforderlich, welche die schon erkalteten Glasteile gefährden und überdies eine wirtschaftliche Mengenherstellung in Frage stellen.
Eine geeignete Kombination von Keramik, Metall und Glas gibt Lösungen, welche die Mengenherstellung der verschiedenen Arten von Entladungsgefässen vereinfacht und daher steigert und ausserdem sowohl den technischen Anforderungen an kleine Verstärker und verlustarm Kurzwellenröhren Rechnung trägt als ebenso einen gedrängten Aufbau leistung starker Senderöhren gestattet.
Es hat sich nun gezeigt, dass die Temperaturwechselbeständigkeit einer mit Glas hergestellten vakuumdichten Keramik-Metallverbindung vor allem in den für Vakuumgefässe üblichen und erforderlichen Anordnungen besonders gross wird, wenn das keramische Material mit einer wenn auch sehr dünnen Metallschicht belegt wird. Es leuchtet ein, dass sich daraus die Möglichkeit ergibt, aus Gründen der spannungsfreien Glasüberschmelzung für diese Schicht ein leicht überschmelzbares oder dasselbe oder ein ähnliches Metall zu wählen, aus welchem die Gefässhülle selbst besteht. Die Schicht kann festhaftend, unmittelbar auf der Keramik selbst, z.
B. nach bekannten Verfahren, aufgebrannt, aufgeschmolzen oder aufgespritzt oder auch galvanisch niedergeschlagen sein oder in einer aufgelegten Metallscheibe bestehen. Vor allem kann bei geeigneter Ausbildung des unteren Gefässkolbenrandes und Aufbringen eines ebensolchen Niederschlags auf der Innenseite desselben mit der Metallscheibe zusammen eine mit Glas übergiessbare Fläche oder ein ausgiessbarer topfartiger Hohlkörper gebildet werden, welcher über seine ganze Ausdehnung aus demselben oder überwiegend ans demselben Material besteht und auf diese Weise sowohl das spannungsfreie Haften der Glasschicht sichert und ihr Ausfliessen über die Dichtungsstelle verhindert als die Verlegung aller, bei der Herstellung des nicht entlüfteten Gefässes zu dichtenden Stellen, d. h.
Stromdurchführungen und Gefässkolbenrand, in eine zu überschmelzende, durch eine ringsum begrenzte überwiegend ebene Fläche gestattet.
Die Überschmelzung von Flächen verschiedener Materialien in vorzugsweise einer Ebene ist nach angestellten Versuchen unter der Voraussetzung möglichst kontinuierlicher stufenloser Material- übergänge selbst bei Verwendung in den Wärmeausdehnungszahlen abweichender Stoffe glastechnisch erheblich leichter beherrschbar und daher auch bei komplizierten Materialprofilen leichter und rascher durchzuführen als das übliche stumpfe oder überlappende Aneinanderfügen oder das Aneinanderschmelzen solcher Körper in geschwungenen Formen. Die Materialflächen können auch mit Unterbrechungen, Bohrungen, Löchern od. dgl. versehen und diese mit Körpern aus einem andern Material ausgefüllt sein, sofern nur eine gemeinsame möglichst ebene Oberfläche entsteht und die Teile aus hinsichtlich der Wärmeausdehnungszahl verschiedenem Stoff bündig ineinandersitzen.
Wenn bei der Durchschmelzung von Elektroden oder Stromzuführungen durch die Hülle gläserner Vakuumgefässe-im sogenannten Quetschfuss-überwiegenderweise von der Anordnung
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nach innen geschwungener Formen Gebrauch gemacht wird, so geschieht dies unter dem Zwang, die schon erkaltete vakuumdichte Schmelzdurchführung, auf welcher gleichzeitig das Gefässsystem oder
Teile desselben fixiert sind, vor einer erneuten gefahrbringenden Erwärmung bei ihrem Einschmelzen in den Gefässkolben zu sichern.
Man entfernt sich jedoch durch diese üblicherweise verwendeten oder gar doppelt geschwungenen Quetschfuss-oder Einführungsrohrprofile weit von der idealen und einfachsten Form einer vakuumdichten Durchführung - von der senkrechten Durchdringung einer einfachen vorzugsweise ebenen Materialfläche durch einen einfachen Draht-und bewirkt bei der üblichen Ausführungsform unnützen Material-und Raumverbrauch und damit Dimensionsvergrösserung, ganz abgesehen von der Zahl der Arbeitsgänge, welche die Herstellung dieser gläserne Quetschfussformen insbesondere für Spezialgefässe,
erfordern und den erheblichen eine Mengenherstellung fast immer in Frage stellenden Schwierigkeiten bei der Fertigung verlustarmer Durchführungen kleinster Ausmasse für transportable Sende-und Verstärkerröhren.
Die im folgenden beschriebene Anordnung und das zu ihrer Durchführung beschriebene Verfahren vermeiden diese Nachteile und fixieren erfindungsgemäss das Röhrensystem auf einer schwer erweichbaren insbesondere keramischen Scheibe, welche, vorzugsweise aus dielektrisch verlustarmem
Magnesiumsilikat und selbst als Isolator dienend, mit ihren Teilen buchsenartig den eigentlichen metallischen Vakuumverschluss derart durchdringt, dass Metall-und keramische Teile eine gemeinsame
Oberfläche bilden und welche die Stromzuführungen in sich aufnimmt.
Diese letzteren, welche senkrecht durch die keramische Scheibe führen, sind ebenfalls nach dem Prinzip der Flächenüberschmelzung ausgebildet und an der Stelle ihres Eintritts ins keramische Material im Querschnitt kontinuierlich derart erweitert, dass ein auf die keramische Oberfläche. auslauf ender Rand entsteht. Der Metallteil, in welchem die halternde Isolierscheibe eingelassen ist, wird mit dem Gefässkolben durch denselben Schmelzfuss vakuumdicht verbunden, welcher die Zuleitungen in den Isolierbuchsen und diese selbst mit dem Metallteil des Vakuumverschlusses verschmilzt. Es können selbstredend auch verschiedene
Schmelzflüsse, z. B. gläserne und metallische, verwendet werden.
Weiterhin braucht der metallische
Vakuumverschluss, welcher die dichtende Schmelze trägt, auf der keramischen Scheibe nicht in Gestalt einer gelochten Platte aufgelegt, sondern kann, wie erwähnt, durch einen auf dieser niedergeschlagenen oder sonstwie aufgebrachten Metallbelag gebildet sein, welcher wiederum die dichtende Schmelzschicht aufnimmt.
Es hat sich gezeigt, dass, selbst wenn die keramischen Buchsen in der Metallscheibe mit weiter
Toleranz, ja geradezu ungenau sitzen, bei bündigen Oberflächen der Teile untereinander und mit dem unteren Teil des Gefässkolbens die Wärmedehnung des entstandenen Kombinationskörpers eine andere ist als diejenige der Einzelteile, und dass die bei Temperaturänderungen auftretenden Druck-und Zug- kräfte der stark ausdehnenden Metallplatte in sehr weitem Masse von dem druckfesten keramischen
Material der Isolierscheibe aufgenommen werden und, zwecks Erzielen einer spannungsfreien Über- schmelzung eine dichtende Glasschmelze infolge der glasentlastenden Wirkung des keramischen
Materials der resultierenden Wärmeausdehnung jener Materialkombination angepasst werden kann.
Dies bringt den Vorteil, dass man bei dieser Anordnung sowohl für die Metallscheibe und den Metall- kolben ohne weiteres ein Material wählen kann, das infolge seiner hohen Wärmeausdehnung mit Glas im allgemeinen nicht haltbar überschmelzbar ist, aber aus Gründen der Billigkeit und guten Bearbeit- barkeit oder aus andern Gründen wünschenswert wäre, z. B. Eisen oder Messing, als auch ausserdem, dass man für die Glasschmelze von dem früh erweichenden für Einschmelzungen üblicherweise ver- wendeten teuren Bleiglas freikommt und billige, oder im Interesse höherer Erwärmbarkeit schwer erweichbare Hartgläser verwenden kann.
Selbst für die Stromzuführungen, welche die Haltedrähte tragen oder mit diesen aus einem Stück bestehen und mit einem zugeschärften Bund versehen durch die Isolierbuchse führen, kann Messing verwendet werden, so dass daran anschliessend auch noch die
Anschlussstücke oder Steckerstifte mit aus einem Stück bestehen.
Wird aus glastechnischen Gründen für die metallische Verschlussplatte oder den Niederschlag auf der Isolierscheibe kein Messing oder Eisen verwendet, sondern aus diesen Metallen oder Legierungen nur der Gefässkolben gefertigt, so kann die den resultierenden Wärmeausdehnungswert der Abschluss- scheiben vergrössernde Wirkung des Kolbenrands ausgeglichen werden durch einen über den Gefäss- rand geschobenen, mit. seinem unteren Rand mit der Scheibe ebenfalls bündigen Kompensationsring aus demselben Material, aus welchem der Metallteil der Verschlussscheibe besteht.
Bei einer solchen
Ausführung durchdringt der zugeschärfte oder bis zu einer extrem schwachen Wandstärke ausgearbeitete untere Rand des Gefässkolbens ringartig Verschlussscheibe und Kompensationsring bis zu deren gemein- samer Oberfläche und wird dort zusammen mit den andern Materialflächen vakuumdicht über- schmolzen.
Zur Herstellung einer überschmelzbaren Dichtungsfläche kann der untere Gefässkolbenrand auch flanschartig verbreitert ausgebildet sein und selbst oder unter Vermittlung eines Belags aus einem andern Metall die Schmelzschicht tragen. Ein ebenes Profil der zu überschmelzenden Material- fläche ergibt besonders grosse Auskühlgeschwindigkeiten für die spannungsfreie Erkaltung des Glas- schmelzflusses.
Der Vorteil der Überdeckung der keramischen Halterungsscheibe durch Metall besteht eben darin, dass bei derselben Anordnung infolge der gegenüber Keramik rascheren Erhitzung des
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überdies auch noch aussen liegenden Metalls das auf Metall liegende Glas viel schneller erweicht als auf Keramik und diese ausserdem der thermischen Schutzwirkung des Metalls wegen die Wärme langsam zugeführt erhält und daher vor Temperatursteigerungen bewahrt bleibt, welche ihre Temperaturwechselbeständigkeit übersteigen. Für die Gefässherstellung wirkt sich dies derart aus, dass das Gefäss bzw. sein Bodenteil geradezu stossartig bis zur Erweichungstemperatur des Glases erhitzt werden kann, ohne dass irgendein Material gefährdet wird.
Genau dieselben Verhältnisse liegen vor, wenn das Glas nicht auf dem Bodenverschluss geschmolzen, sondern aufgegossen und zwecks Erzielung guter Glashaftung die zu überdeckende Materialfläche vorgewärmt wird.
Bei Verwendung geeigneter Metalle und Anwendung des beschriebenen Verfahrens der Flächen- überschmelzung kann ein danach hergestelltes dichtverschmolzenes Gefäss erheblich rascher abgekühlt werden als mit überschmolzener rein keramischer Bodenplatte und hält, in freier Luft erkaltet, sicher und spannungsfrei. Durch diesen Umstand lässt sich die Mengenfertigung erheblich steigern.
Werden die Halterungsdrähte und damit das System in der schwer erweichbaren keramischen Scheibe mithochschmelzenden Metallflüssenfixiert, so kann die Erhitzung des Gefässes, wie sie beispielsweise bei der Verwendung von Hartgläsern für die Dichtungsschmelze erforderlich ist, erheblich weitergetrieben werden, ohne dass für das System auch nur die geringsten Verlagerungen auftreten. Die erfindung gemässe Anordnung gestattet nun aber die Erweichung der Fixierungsschmelze für die Haltedrähte und der Dichtungssehmelze für den Vakuumverschluss in derselben Heizvorrichtung und in einem Arbeitsvorgang. Werden wie bei den meisten üblichen Ausführungen Systemfixierung und vakuumdichter Verschluss von einem und demselben Glaskörper übernommen, so muss die Gefässerhitzung, z.
B. bei der nachfolgenden Entgasung, infolge der beginnenden Glaserweichung an Gefässhülle und Verschlusskörper sehr frühzeitig unterbrochen werden, um Deformierungen an diesen beiden und damit Lagenveränderungen der Haltedrähte auszuschliessen. Die Notwendigkeit, die Fixierungsund Durchschmelzstelle der Haltedrähte wie bei der Quetschfussform durch eine nach innen geschwungene Form der Wärmewirkung zu entziehen, entfällt somit bei der erfindungsgemässen Anordnung.
Ihr konstruktiver und fabrikatorischer Vorteil besteht neben anderem darin, dass zum ganzen Aufbau des Gefässes keinerlei stossempfindliches Glas verwendet wird, dass das erstere ? u seinem vakuumdichten Abschluss von Anfang an dem vollen Betrag der zuzuführenden Schmelzwärme ausgesetzt werden kann und zu seiner Verschmelzung an Stelle komplizierter teurer Maschinen ein ein- facher Glasguss-oder Glasaufschmelzprozess im ruhenden Zustand des Gefässes dient.
Die erfindungsgemässe Anordnung und der Gefässaufbau sind in der Zeichnung in schematischer Darstellung veranschaulicht.
In Fig. 1 ist 1 der Gefässkolben, 2 die Metallplatte mit den keramischen Isolierbuchsen 3. Alle Teile sind übmchmolzen durch den Glasfluss 4.
In Fig. 2 ist der Glasfluss 4 aussen aufgebracht.
In Fig. 3 stellt 5 die Metallplatte dar, in welche die Isolierbuchse 6 eingelassen ist, welche die Einschmelzbuehse 7 mit dem Zuleitungsdraht 8 in sich aufnimmt. 9 ist die überdeckende Glasschicht.
In Fig. 4 ist 10 die metallische Verschlussplatte, auf welcher die keramische Tragscheibe 11 mit den Augen 12 liegt. Der Glasfluss 13 ist in dem Hohlkörper eingebracht, welcher vom Rande 14 des
Gefässkolbens und der Metallplatte 10 gebildet wird.
In Fig. 5 ist 15 die Einschmelzbuchse, die vorwiegend aus demselben Material besteht wie die Verschlussplatte 16. Sie hat das bei 17 scharf auslaufende Querschnittsprofil und trägt an ihrem unteren Rande den Steckerstift 18. Dieser wird durch den Glasschme17fluss 19 mitfixiert.
In Fig. 6 bildet die Einschmelzbuchse mit dem Steckerstift einen Körper 20, in welchem der Haltedraht 21 befestigt ist.
In Fig. 7 ist 22 die in der Isolierbuchse 23 sitzende Einschmel7buchse mit der Bohrung 24 für das Anschlussstück.
In Fig. 8 ist 25 der Metallteil des Vakuumverschlusses, in welchen die keramische Tragplatte 26 mit ihren Augen 27 ragt. Die Einschmelzbuchsen 28 ruhen mit ihrem Bund 29 auf den Augen der Tragscheibe und sind mit diesen durch den Glasfluss 30 fixiert.
In Fig. 9ist der Rand 31 des Gefässkolbens 32 lediglich zugeschärft, so dass von der Metallplatte 33 mit den Augen der Tragscheibe 34 und dem Gefässkolbenrand 32 eine annähernd ebene Fläche gebildet wird.
In Fig. 10 ist 35 die Abschlussplatte, mit welcher die Tragscheibe 36 durch den Metallschmelzfluss 37 verbunden ist. Der bei 38 dünnwandige Gefässkolbenrand ist bei 39 bündig mit den andern Materialflächen und der Oberfläche des metallenen Ausgleichsringes 40. 41 ist ein Glasfluss zur Fixierung der Einschmelzbuchse in der Tragscheibe.
In Fig. 11 b ist die Bohrung der Tragscheibe 42 mit dem Metallschmelzfluss 43 ausgefüllt.
In Fig. 12 ist 44 der Metallteil des Vakuumverschlusses, durchdrungen von dem Auge 45 der Tragscheibe 46 ; mit diesem ist die Einschmelzbuchse 47 durch den Metallschmelzfluss 48 verschmolzen.
Sie ragt über die Tragscheibe heraus und nimmt die Halteöse 49 auf, welche bei 50 zusammen mit dem Haltedraht 51 verklemmt wird.
In Fig. 13 ist 52 die hier hohe Halteöse, welche mit dem Metallfluss 53 ausgefüllt ist.
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In Fig. 14 hat die Halteöse 54 einen Flansch, welcher auf der Oberfläche des Auges der Tragscheibe 55 liegt.
In Fig. 15 ist die keramische Tragscheibe 56 mit einem Metallbelag 57 überdeckt, welcher die Augen 58 der Tragscheibe freilässt. Derselbe Metallbelag liegt innen im Kolbenrand bei 59. 60 ist ein radial verlaufendes Anschlussstück von rechteckigem Profil.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrisches Entladungsgefäss, insbesondere kleine Elektronenröhre mit Metallkolben, dadurch gekennzeichnet, dass ihr Vakuumverschluss aus einer kombinierten, aus einer oder mehreren keramischen und einem oder mehreren Metallteilen bestehenden oder zusammengefügten, mit einem Schmelzfluss ganz oder teilweise überzogenen, auf der Seite dieses Schmelzflusses überwiegend ebenen Scheibe besteht.