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Verfahren zur Herstellung von Vakuumgefässen, insbesondere von elektrischen EntladungsgefäBen.
Man ist in letzter Zeit mehr und mehr dazu übergegangen, verschiedene Bauelemente von Vakuumgefässen, insbesondere von elektrischen Entladungsapparaten, aus keramischen Werkstoffen herzustellen, da diese sowohl in mechanischer und thermischer als auch in elektrischer Beziehung gegenüber dem bisher verwendeten Glas Vorzüge aufweisen. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden. den Werkstoff "Glas" beim Bau elektrischer Entladungsgefässe gänzlich zu vermeiden und die Wandungen derartiger Gefässe ausschliesslich aus keramischen miteinander verlöteten und metallischen
Teilen herzustellen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung derartiger Gefässe. bei denen die einzelnen Wandungsteile unter Verwendung eines Hartlotes miteinander verlötet werden, nachdem auf die keramischen Verbindungsstellen Schichten aus hochschmelzenden unedlen Metallen aufgesintert worden sind.
Gemäss der Erfindung wird bei Gefässen der erwähnten Art wenigstens eine Öffnung durch eine siebartig durchbohrte Platte abgedeckt, die etwa zu einem Drittel aus Silber oder einer Silber-KupferLegierung besteht, worauf zweckmässig eine Vielzahl von fertigmontierten Gefässen in einen evakuierbaren Behälter gebracht werden, wo in einem ununterbrochenen Arbeitsgang die Herstellung des gewünschten Vakuums, gegebenenfalls die Einfüllung eines Gases und schliesslich der vakuumdichte Abschluss des Gefässes durch Verlöten mittels eines Hartlotes erfolgt. Durch die Anbringung einer siebartigen Platte wird der sonst übliche Pumpstutzen mit seinen bekannten Unannehmlichkeiten entbehrlich.
Die fertigmontierten Gefässe können in einen zweckmässig aus Quarz bestehenden Behälter gebracht und dort zunächst evakuiert werden. Die Gase, die sich im Innern der Gefässe befinden, können dabei durch die Öffnungen der erwähnten Platte und auch durch die noch undichten übrigen Lötstellen austreten. Nach Erreichung des gewünschten Vakuums kann alsdann die Pumpe abgeschaltet werden, worauf gegebenenfalls die Einfüllung eines Gases (beispielsweise Argon) erfolgen kann. Danach soll gemäss der Erfindung ein beispielsweise rohrförmiger elektrischer Heizkörper über den Quarzbehälter geschoben werden, mittels dessen die zur Lötung erforderlichen Temperaturen erreicht werden können.
Die Löttemperatur kann aber auch mit Hilfe einer Hochfrequenzspule erreicht werden, und dieses Verfahren wird man insbesondere dann anwenden, wenn nur partielle Erhitzungen eines Entladungsgefässes gewünscht werden. Bekanntlich gibt es eine Reihe elektrischer Entladungsgefässe,
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so dass sich bei ihrer Herstellung nach dem geschilderten Verfahren Unannehmlichkeiten zeigen können. Bei derartigen Gefässen können nach der Erfindung die Wandungsteile unter Offenlassung einer Stelle zur Einführung des Elektrodensystems zunächst gelötet werden. Das Elektrodensystem kann dann in kaltem Zustande des Gefässes eingesetzt werden. Die verbliebene Öffnung des Gefässes wird alsdann durch eine siebartig durchbohrte Platte abgedeckt und das Ganze alsdann in den Quarzbehälter eingebracht.
Es kann nunmehr durch eine Hochfrequenzspule entsprechender Abmessungen eine partielle Erhitzung zur Verlötung der Bohrungen in der Platte vorgenommen werden, nachdem die Evakuierung der Gefässe erfolgt ist. Zum sicheren Schutz des empfindlichen Elektrodensystems wird man ferner das Gefäss mit einer metallischen Hülle umgeben, die nur die Lötstelle freilässt. Bei der
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Erhitzung mittels Hochfrequenz wird dann lediglich die Lötstelle und der metallische Schutzschirm erhitzt werden, während das Elektrodensystem verhältnismässig kühl bleibt.
Bei dem beschriebenen Verfahren ist es notwendig, dafür Sorge zu tragen, dass bei der Verlötung der durchbohrten Platte nicht Temperaturen auftreten, wodurch die übrigen Lötstellen wieder undicht werden könnten. Man erreicht dies durch Anwendung von Lötmetallen verschiedener Schmelztemperaturen. So kann die durchbohrte Platte beispielsweise eine Schicht aus einer Kupfer-SilberLegierung besitzen, die einen Schmelzpunkt von 760 C hat, während die übrigen Stellen unter Verwendung eines Silber-oder Kupferlotes hergestellt worden sind, bei denenLottemperaturen von 950 C bzw. 10800 C notwendig sind.
Es ist bisweilen unerlässlich, dass die Kathoden elektrischer Entladungsgefässe einer besonderen Temperaturbehandlung unterworfen werden müssen. Um dieses Ziel bei der Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung erreichen zu können, werden zweckmässig im Innern des die Entladungsgefässe aufnehmenden Behälters entsprechende Stromansehlüsse vorgesehen, mit denen die Kathoden der
Gefässe verbunden werden können. Man hat es dann in der Hand, unabhängig von den übrigen in dem Behälter vorzunehmenden Prozessen, die Kathoden einer besonderen Temperaturbehandlung zu unterziehen.
In der Zeichnung sind Anwendungsbeispiele des Verfahrens dargestellt.
Fig. 1 zeigt den Teil eines zylinderförmigen Vakuumgefässes, dessen Wandung 1 aus einem keramischen Werkstoff hergestellt ist. Der Teil 2 dieser Wandung ist durch Aufsintern eines hochschmelzenden unedlen Pulvers metallisiert und auf diese metallisierte Stelle ist ein Ring 3 unter Verwendung eines Kupfer-oder Silberlotes aufgelötet. Die Öffnung des keramischen Körpers 1 ist durch eine Platte 4 abgedeckt, deren oberer Teil aus Silber oder aus einer Legierung zwischen Silber und Kupfer besteht, während der untere Teil aus Eisen hergestellt ist. Die Platte weist ferner siebartige Durchbohrungen 5 auf.
Wird nun ein derartiges Gefäss nach dem oben beschriebenen Verfahren in den erwähnten Quarzbehälter eingebracht und bis zur Schmelztemperatur des Silbers bzw. der KupferSilber-Legierung erhitzt, so fliesst das Lotmetall in die Bohrungen 5 der Platte und sorgt für einen vakuumdichten Abschluss des Gefässes.
Fig. 2 zeigt ein elektrisches Entladungsgefäss, in dessen keramischem Hohlkörper 1 bei 2 ein elektrisches System angedeutet ist, das beispielsweise in einer gespannten Kathodenfeder ein teilperaturempfindliches Bauelement haben mag. Die Stromzuführungen 3, 4 und 5 sind durch enge Öffnungen am Boden des Gefässes geführt und unter Verwendung von Metallkappen 6, 7 und 8 mittels eines Hartlotes vakuumdicht verschmolzen. In gleicher Weise ist der metallische Ring 9 an der Stelle 10 mit dem keramischen Hohlkörper 1 verbunden. Nach Einbringen des Elektrodensystems 2 in den
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ist wie die Platte 4 in Fig. 1. Das so vorbereitete Gefäss kann darauf in den Quarzbehälter gebracht werden, wo zunächst die Evakuierung und gegebenenfalls die Einfüllung eines Gases erfolgen.
Der vakuumdichte Abschluss des Gefässes an seiner oberen, durch die Platte abgedeckten Öffnung wird hierauf durch Erhitzung mit Hilfe einer Hochfrequenzspule 12 vorgenommen. Bei Erreichung der Schmelztemperatur des auf der Platte 11 befindliehen Lotmetalles schliessen sich die Bohrungen 13, wodurch der vakuumdichte Abschluss des Gefässes erfolgt. Um lediglich eine partielle Erhitzung der Lötstelle zu erreichen und im übrigen das empfindliche Elektrodensystem gegen eine unerwünschte Erhitzung zu schützen, kann man das Gefäss noch mit einer metallischen Hülle 14 umgeben, die dann höchstens selbst erhitzt wird, mit ausreichender Sicherheit aber dafür sorgt, dass das Elektrodensystem nicht auf unerwünscht hohe Temperaturen kommt.
Durch die Anwendung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung lässt sich eine Reihe von Vorteilen erzielen. Zunächst ist die gleichzeitige Herstellung mehrerer Gefässe möglich ; dabei ist ihre Anzahl lediglich durch das Fassungsvermögen des Behälters begrenzt, in dem die Evakuierung und gleichzeitige Lötung erfolgen sollen. Durch die Möglichkeit einer partiellen Erhitzung mit Hilfe einer Hochfrequenzspule ist eine restlose Entgasung aller Metallteile möglich. Man kann ferner das Getter im Innern des Entladungsgefässes an einer bestimmten Stelle anbringen und während oder nach der Herstellung der Gefässe zur Verdampfung bringen.
Bei dem Verfahren fallen ausserdem die Unannehmlichkeiten eines Pumpstengels weg, beispielsweise die Erhöhung des Strömungswider-
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werden, um auf der andern Seite den Automaten als fertiggepumptes Gefäss zu verlassen.
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