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Vorrichtung zum Aufdampfen einer Metallschicht auf die Innenseite eines Kolbens
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufdampfen einer Metallschicht auf einen Teil der Innenwand von Kolben für Glühlampen, Entladungsröhren u. dgl. im Hochvakuum. Diese Vorrichtung weist zur Begrenzung des zu bedeckenden Wandteiles des Kolbens einen von einem Träger gestützten Schirm auf, der in zusammengezogenem Zustand durch die Halsöffnung des zu bedeckenden Kolbens eingeführt werden und nach Eintritt in den zu bedeckenden Kolbenteil eine grössere Querabmessung annehmen kann.
Eine solche Vorrichtung ist bekannt.
Bei der bekannten Vorrichtung besteht der Schirm aus einer Anzahl von biegsamen Lamellen. Diese werden in zusammengezogenem Zustand durch die Halsöffnung des zu bedeckenden Kolbens eingeführt, gelangen dann gegen die der Halsöffnung gegenüberliegende Kolbenwand, werden darauf durch diese Wand elastisch abgebogen und wie ein Fächer ausgebreitet. Beim darauffolgenden Aufdampfen einer Metallschicht bedecken diese Lamellen einen Teil der Kolbenwand wie eine Maske.
Diese Bauart weist einige Nachteile auf. Erstens ist dabei eine zusätzliche Führungsbüchse unentbehrlich, die die Lamellen derart umgibt, dass sie beim Einführen in den Kolben unter einem geneigten Winkel gegen die Kolbenwand gelangen und dann von dieser Wand abgebogen werden. Weiter können diese Lamellen die Kolbenwand beschädigen.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung, die diese Nachteile nicht aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schirm in der Ruhelage der Vorrichtung aus einem um die Welle des Trägers liegenden Rock besteht, der durch die Halsöffnung eingeführt werden kann, und dass weiter Mittel vorgesehen sind, um den Rock in dem Kolben zu drehen, wobei der Aussenumfang des infolge der Drehung abstehenden Rockes die Innenwand des Kolbens gerade noch nicht berührt. Hier ist der Schirm also ein durch die Drehung abstehender Rock. Wenn dafür gesorgt wird, dass beim Aufdampfen der abstehende, sich drehende Rock die Innenwand des Kolbens gerade noch nicht berührt, kann ein ziemlich scharfer kreisförmiger Übergang zwischen dem bedeckten und unbedeckten Teil der Kolbenwand erhalten werden.
Der Rock könnte grundsätzlich aus einer Anzahl von gelenkigen Lamellen bestehen. Die Anwendung solcher Lamellen hat jedoch unter anderem den Nachteil, dass sie sich übereinander schieben und dabei aufeinander kratzen. Dabei entstehen Metallteilchen, die sich schwer entfernen lassen. Eine solche Bauart wäre überdies auch nicht einfach ausführbar.
Es wird daher eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung gemäss der Erfindung bevorzugt, die dadurch gekennzeichnet, ist, dass der Rock in der Ruhelage der Vorrichtung aus einem aus biegsamem Stoff bestehenden Faltenrock besteht, der durch Drehung gespannt wird. Der durch Zentrifugalwirkung zu spannende Rock, der in zusammengezogenem Zustand sowohl in den Kolben hinein als auch wieder aus ihm herausgebracht wird, wird vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das derart biegsam ist, dass bei der Entfernung aus dem Kolben die aufgedampfte Metallschicht nicht beschädigt wird. Es hat sich gezeigt, dass ein Stoff, wie Polytetrafluoräthylen sich gut zu diesem Zweck eignet. Dieses Material ist auch wegen seiner in anderer Hinsicht befriedigenden Eigenschaft, z. B. hinsichtlich der Gasabgabe unter Vakuumbedingungen, sehr geeignet.
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Fürdie Drehung des Rockes wäre eine sich durch die Halsöffnung des zu bedeckenden Kolbens erstrek- kende Antriebsspindel erforderlich. Da beim Aufdampfen einer Metallschicht ausserdem ein Hochvakuum im Kolben aufrechterhalten werden muss, muss dafür gesorgt werden, dass die Stelle, wo eine solche. Spin- del sich durch einen beim Aufdampfen im Hochvakuum verwendeten, den Kolben abschliessenden Pfrop- fen erstreckt, gasdicht abgeschlossen wird.
Für eine solche Spindel steht jedoch nur wenig Raum im Kol- benhals zur Verfügung, da durch diesen Hals auch der Träger für den Rock und ein zum Aufdampfen ge- eigneter Glühkörper sowie eine Anzahl von elektrischen Anschlüssen hindurchgeführt werden müssen.
Demzufolge wird bei einer weiteren Ausführungsform eine Bauart bevorzugt, bei der der Rock zentral an einem drehbaren, mit Magneten versehenen Kopfteil befestigt ist, wobei die Drehung durch ein sich dre- hendes, ausserhalb des Kolbens erzeugtes Magnetfeld erhalten wird.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 den wichtigsten Teil der Vorrichtung gemäss der Erfindung, der mit einem aus einem Faltenrock bestehenden Schirm versehen ist. Fig. 2 zeigt eine Ansicht der vier Magnete des drehbaren Kopfteiles, gesehen in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1. Fig. 3 zeigt die Form des Rockes ge- rade vor dem Einführen in den Kolben.
Die Vorrichtung gemäss der Erfindung weist einen Halter 1 zum Festhalten eines Glaskolbens 2 auf.
In diesem Kolben kann durch ein an eine Vakuumpumpe angeschlossenes Rohr ein Hochvakuum erzeugt werden.
Durch den Halter 1 sind zwei Elektroden 6,7 und ein aus zwei Stützgliedern 3, 4 und einem Querstab
5 gebildeter Träger hindurchgeführt. An den Elektroden ist ein Glühkörper 8 aus Wolfram angeordnet.
Mit dem Querstab 5 ist ein Zapfen 10 verbunden, auf dem ein in einem Kopfteil 12 untergebrachtes Kugellager 11 angeordnet ist. Der drehbar angeordnete, mit einem Schraubengewinde 14 versehene Kopfteil 12 besitzt einen Flansch 13 und eine über das Gewinde 14 aufschraubbare Mutter 15. Zwischen der Mutter und dem Flansch ist ein Schirm 45 (Fig. 3) zentral eingeklemmt. Dieser Schirm ist aus einem biegsamen Stoff, z. B. Polytetrafluoräthylen, hergestellt. Der drehbare Kopfteil 12 enthält weiter noch vier zylindrische Magnete 20, 21,22, 23.
Auf der Aussenseite des Kolbens 2 ist ein auf einer Montageplatte 31 angeordneter Elektromotor 30 vorgesehen. Die Motorwelle 32 trägt einen Flansch 33, an dessen Umfang Magnete 34 und 35 befestigt sind.
Die Wirkungsweise ist folgende :
Zuerst werden der Halter 1 und die Platte 31 voneinander entfernt. Dann wird ein zu verdampfender Metallstab 38 in den Glühkörper 8 gelegt. Darauf wird der Hals des auf der Innenseite mit einer Metallschicht zu bedeckenden Kolbens 2 über den nach Art eines Faltenrockes 45 zusammengefaltenen Schirm (Fig. 3) geschoben, wodurch der Rock die in Fig. 1 dargestellte Lage 46 im Kolben einnimmt. Dann wird der Kolben mit der Vakuumpumpe verbunden und darauf der Elektromotor 30 eingeschaltet, wodurch die Magnete 34,35 in Drehung versetzt werden und daher ein sich drehendes Magnetfeld erzeugen. Demzufolge werden sich auch die in diesem Feld befindlichen Magnete 20 - 23 drehen, so dass sich auch der Kopfteil 12 und damit auch der Rock 46 drehen. Der Rock 46 wird infolge der Zentrifugalwirkung scheibenförmig gespannt.
Er nimmt dabei eine mit 48 bezeichnete Form an. In dieser Lage darf der Aussenrand des Rockes die Innenwand des Kolbens 2 gerade noch nicht berühren. Dann wird der Glühkörper 8 im inzwischen auch erzeugten Hochvakuum im Kolben bis zum Glühen erhitzt. Infolgedessen wird auf den mit 50 bezeichneten Wand teil des Kolbens eine Metallschicht aufgedampft werden. Dabei wirkt der gespannte Rock 48 wie ein Schattenschirm, wodurch der unter dem Rock 48 liegende Kolbenteil nicht mit einer Metallschicht versehen wird. Wenn man den freien Abstand a zwischen dem gespannten Rock und der Innenwand des Kolbens klein gegenüber dem Durchmesser des Kolbens wählt, kann der kreisförmige Übergang zwischen dem bedeckten und dem unbedeckten Teil der Innenwand des Kolbens sehr scharf sein.
Schliesslich wird der Elektromotor 30 wieder abgeschaltet. In dieser Ruhelage nimmt der Rock die mit 54 angedeutete Lage ein. Wenn jetzt der Halter und die Platte 31 voneinander entfernt werden, nimmt der Rock wieder die Form eines Faltenrockes kleineren Durchmessers an, der leicht durch die Halsöffnung des Kolbens nach aussen geführt werden kann.
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