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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumschaltröhre, sowie einen Vakuumschalter und ein Verfahren zur Bestimmung der Vakuumgüte in einer Vakuumschaltröhre.
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Als Schaltelemente für elektrische Spannungen im Bereich der Hoch- bzw. Mittelspannung werden heute Schalter auf Basis der Vakuum-Schalttechnik eingesetzt. Die Kernkomponente derartiger Vakuumschalter ist einer Vakuumschaltröhre. Ein entscheidender Vorteil der Vakuumschaltröhren sind ihre konstanten Eigenschaften über die gesamte Lebensdauer. Grund dafür ist unter anderem eine hermetisch abgeschlossene Vakuumschaltstrecke, die jeglichen äußeren Einfluss ausschließt.
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Vakuumröhren werden zum heutigen Zeitpunkt hauptsächlich in einem Vakuum-Lötverfahren produziert. Hierzu werden alle Teile der zu fertigenden Vakuumröhre vorbereitet, unter Verwendung von Lötfolien zusammengesetzt und in einen Vakuumlötofen verbracht. Anschließend wird der Vakuumlötofen evakuiert und dabei ein Vakuum mit einem Druck von etwa 10–7 mbar erzeugt. Bei einer Löttemperatur von etwa 850°C schmelzen die Lötfolien und es entsteht eine vakuumdichte Verbindung der einzelnen Teile der Vakuumröhre.
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Im Rahmen der Qualitätssicherung erfolgt anschließend ein Qualitätstest zum Nachweis der Güte des Vakuums im Inneren der Vakuumröhre. Dieser Qualitätstest erfolgt beispielsweise mittels eines Magnetron-Messverfahrens, das die Bestimmung sehr niedriger Drücke gestattet, ohne dass hierzu die Röhre geöffnet werden muss. Dabei wird die zu prüfende Röhre in einem axialen Magnetfeld angeordnet, das von einer Spule erzeugt wird, die die Röhre umschließt. Bei entsprechender Wahl der an den Kontakten der Vakuumschaltröhre anliegenden Spannung und der magnetischen Feldstärke treten daraufhin eine Magnetronentladung und eine inverse Magnetronentladung auf. Die Kombination der beiden Entladungen bewirkt, dass zwischen den Kontakten ein Strom fließt, dessen Stärke eine Funktion des Druckes innerhalb der Vakuumröhre ist. Zur Kalibrierung dieses Magnetron-Messverfahrens muss dabei zuvor der Zusammenhang zwischen Druck und Stromstärke für jeden Röhrentyp experimentell ermittelt werden.
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Die Erstellung der erforderlichen Kennlinien, das heißt die Kalibrierung für jeden einzelnen Röhrentyp ist dabei sehr aufwändig und fehlerbehaftet. Hierzu müssen bereits gefertigte Röhren nachträglich geöffnet werden, um definierte Vakuumzustände, das heißt Unterdrücke, zu erzeugen. Daher werden bisher in der Praxis Vakuumröhren ähnlicher Bauart zu Gruppen zusammengefasst. Die Anwendbarkeit der Kalibrierkurven für Vakuumröhren mit einem ähnlicher Bauart ist dabei jedoch Einschränkungen unterworfen.
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Es besteht daher ein Bedarf nach einem verbesserten Verfahren zur Bestimmung der Güte des Vakuums in Vakuumschaltröhren, sowie für Vakuumschaltröhren, deren Vakuumgüte zuverlässig und effizient bestimmt werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Hierzu schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt eine Vakuumschaltröhre mit einer Vakuumkammer mit einem evakuierten Innenraum, und einem transparenten Hohlkörper, wobei der Innenraum des Hohlkörpers mit dem Innenraum der Vakuumkammer verbunden ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung der Vakuumgüte in einer Vakuumschaltröhre, mit den Schritten des Bereitstellens einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre und des optischen Analysierens des Gasgehalts in dem transparenten Hohlkörper.
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Es ist dabei eine Idee der vorliegenden Erfindung, dass sich die Zusammensetzung und der Druck eines Gases innerhalb eines transparenten Hohlkörpers durch optische Verfahren berührungslos bestimmen lassen. Durch eine berührungslose Analyse der Zusammensetzung bzw. des Drucks eines Gases kann daher auf die Güte eines Unterdrucks, insbesondere eines Vakuums innerhalb des Hohlkörpers geschlossen werden. Ist der Innenraum eines derartigen Hohlkörpers mit dem Innenraum einer Vakuumkammer verbunden, so stellt sich zwischen den beiden Innenräumen ein Gleichgewicht der Gase in diesen Innenräumen ein, wie es dem Prinzip von kommunizierenden Röhren entspricht. Somit kann durch eine optische Analyse des Gases innerhalb des transparenten Hohlkörpers auch auf die Eigenschaften des Gases in dem ansonsten nicht zugänglichen Innenraum der Vakuumschaltröhre geschlossen werden. Da der transparente Hohlkörper dabei frei zugänglich und für das zur optischen Analyse erforderliche Licht transparent ist, kann ohne Beeinflussung des Gasgehalts im Innenraum des Hohlkörpers bzw. der Vakuumschaltröhre auf Zusammensetzung und Druck des Gases geschlossen werden. Auf diese Weise ist somit eine Analyse des Gases im Innenraum der Vakuumschaltröhre möglich, ohne dass dabei nachträglich die Vakuumschaltröhre geöffnet werden müsste.
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Gemäß einer Ausführungsform ist der transparente Hohlkörper an einer Außenseite der Vakuumröhre angeordnet.
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Bei einer Anordnung des transparenten Hohlkörpers an einer Außenseite der Vakuumröhre ist der transparente Hohlkörper für eine optische Analyse sehr gut zugänglich und befindet sich darüber hinaus auch in unmittelbarer Nähe der Vakuumröhre, so dass keine langen Verbindungen zwischen transparentem Hohlkörper und Innenraum der Vakuumkammer erforderlich sind.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der transparente Hohlkörper einen Hohlkörper aus Glas. Insbesondere umfasst der transparente Hohlkörper einen Hohlkörper aus einem hochschmelzenden Glas, vorzugsweise mit einem Schmelzpunkt von etwa 1700°C oder mehr. Bei dem Glas kann es sich beispielsweise um Quarzglas handeln.
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Transparente Hohlkörper aus Glas eignen sich besonders gut für eine Gasanalyse einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre. Das Glas kann den bei dem Verlöten der Vakuumschaltröhre auftretenden hohen Temperaturen sehr gut standhalten. Weiterhin ist durch die Verwendung von Glas eine sehr gute optische Analyse des Gasgehalts im Innenraum des Hohlkörpers möglich. Gerade Quarzglas weist dabei neben sehr hohen Schmelztemperaturen auch eine gute Transparenz für ein sehr breites Frequenzspektrum des Lichts zur Gasanalyse auf.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der transparente Hohlkörper mindestens zwei zueinander parallele Seitenflächen.
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Ein transparenter Hohlkörper mit mindestens zwei zueinander parallelen Außenseiten eignet sich dabei besonders gut für eine optische Analyse, da hierbei beispielsweise das Licht für die Gasanalyse im Innenraum des Hohlkörpers auf eine Außenseite des Hohlkörpers auftreffen kann und im weiteren Verlauf auf der gegenüberliegenden parallelen Außenseite wieder austritt. Das Licht kann insbesondere durch äußere Spiegel mehrfach durch den Innenraum des Hohlkörpers geführt werden, sodass auch sog. „Multipass“-Techniken zur Verlängerung des optischen Weges im Analyseraum angewandt werden können, um die Empfindlichkeit des Verfahrens deutlich zu erhöhen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Vakuumschalter mit einer erfindungsgemäßen Vakuumschaltröhre. Vorzugsweise handelt es sich bei den Vakuumschaltern um einen Hochspannungsvakuumschalter oder einen Mittelspannungsvakuumschalter.
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Bei Vakuumschaltern mit einer derartigen Vakuumschaltröhre kann vor der Inbetriebnahme zur Qualitätssicherung der Gasgehalt innerhalb der Vakuumschaltkammer überprüft werden. Ferner kann auch zu einem späteren Zeitpunkt die Güte des Vakuums in der Vakuumschaltkammer verifiziert werden, um daraus Rückschlüsse für die weitere Betriebssicherheit des Vakuumschalters zu gewinnen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Vakuumschalter ferner eine Analysevorrichtung mit einer Lichtquelle, die dazu ausgelegt ist, Licht einer vorbestimmten Wellenlänge bereitzustellen; einen Detektor, der dazu ausgelegt ist, das von der Lichtquelle bereitgestellte und durch den transparenten Hohlkörper der Vakuumschaltröhre transmittierte Licht zu detektieren und ein zu dem detektierten Licht korrespondierendes Signal bereitzustellen; und eine Auswertevorrichtung, die dazu ausgelegt ist, den Gasgehalt in dem transparenten Hohlkörper basierend auf dem von dem Detektor bereitgestellten Signal zu bestimmen. In einer speziellen Ausführungsform kann die Lichtquelle eine „Multipass“-Spiegelanordnung zur Mehrfachreflexion des Lichtes in den Analyseraum umfassen.
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Durch eine derartige Analysevorrichtung kann der Gasdruck und die Zusammensetzung des Restgases in der Vakuumschaltröhre bestimmt werden, ohne dass dabei die Vakuumschaltröhre geöffnet werden müsste oder eine anderweitige Beeinflussung der Vakuumschaltröhre erfolgt.
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Gemäß einer speziellen Ausführungsform umfasst die Analysevorrichtung eine Vorrichtung zur Laserabsorptionsspektroskopie.
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Die Laserabsorptionsspektroskopie eignet sich besonders gut zur Restgasanalyse und kann zur Bestimmung des Gasgehalts in einem transparenten Hohlkörper gut eingesetzt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt zum optischen Analysieren des Gasgehalts in dem transparenten Hohlkörper eine Absorptionsspektroskopie. Die Absorptionsspektroskopie erfolgt mit Laserlicht, dessen Wellenlänge im Transmissions-Spektralbereich der Fenster des transparenten Hohlkörpers, vorzugsweise Quarzglas, liegt. Vorzugsweise erfolgt die Absorptionsspektroskopie mit sichtbarem und infrarotem Laserlicht.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt zum Analysieren des Gasgehalts in dem transparenten Hohlkörper einen Schritt zum Bestimmen des Gasdrucks in dem Hohlkörper.
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Auf diese Weise kann eine Aussage über die Qualität des Vakuums in der Vakuumschaltröhre getroffen werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schritt zum optischen Analysieren des Gasgehalts in dem transparenten Hohlkörper einen Schritt zum Analysieren der Gasbestandteile in dem Hohlkörper.
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Durch die Analyse der Gasbestandteile in dem transparenten Hohlkörper kann auch eine Aussage über die Gasbestandteile in der Vakuumschaltröhre getroffen werden. Hierdurch ist beispielsweise auch eine Aussage über mögliche Zersetzungsprodukte aufgrund von vorausgegangenen Schaltvorgängen oder ähnlichem innerhalb der Vakuumschaltkammer möglich.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner die Schritte des Bestimmens eines Referenzwertes für die bereitgestellte Vakuumschaltröhre unter Verwendung eines Magnetron-Verfahrens; des Bereitstellens einer weiteren Vakuumschaltröhre; des Bestimmens eines Messwerts für die bereitgestellte weitere Vakuumschaltröhre unter Verwendung des Magnetron-Verfahrens; des Vergleichens des Messwerts und des Referenzwerts; und des Bestimmens einer Vakuumgüte in der weiteren Vakuumschaltröhre basierend auf dem Vergleich von Messwert und Referenzwert.
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Auf diese Weise ist es möglich, ein Magnetron-Verfahren für jeden individuellen Typ von Vakuumschaltröhren bzw. für Vakuumschalter zu kalibrieren und dabei den Gasdruck im Inneren der Vakuumschaltkammer optisch über den transparenten Hohlkörper zu bestimmen. Ein Öffnen der Vakuumschaltröhre für die Bestimmung des tatsächlichen Vakuums ist dabei nicht erforderlich. Daher können Beeinträchtigungen des Vakuums in der Vakuumschaltröhre und weitere Störeinflüsse, die damit einhergehen, eliminiert werden. Dies ermöglicht eine individuelle und präzisere Kalibrierung der Messwerte für das Magnetron-Verfahren. Darüber hinaus kann diese Art der Kalibrierung kostengünstiger und einfacher durchgeführt werden. Daher können auch für jede Art von Vakuumröhre separate Kalibrierkurven bestimmt werden. Eine Zusammenfassung von mehreren ähnlichen Bautypen zu einer Familie ist daher nicht mehr erforderlich.
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Gemäß einer Ausführungsform wird in dem Schritt zum Bestimmen der Vakuumgüte eine Vakuumschaltröhre dann als fehlerhaft klassifiziert, wenn der Messwert von dem Referenzwert um mehr als einen vorbestimmten Schwellwert abweicht.
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Auf diese Weise ist eine einfache Klassifizierung und Qualitätskontrolle der überprüften weiteren Vakuumröhren möglich.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Innendruck ferner mit Hilfe eines akustischen Verfahrens durch Messung der Schall-Laufzeit und/oder Dämpfung bei unterschiedlichen Kontaktabständen bestimmt werden. Vorzugsweise umfasst das Verfahren die Schritte des Bestimmens einer Referenz-Schall-Laufzeit und/oder einer Referenz-Schalldämpfung in der bereitgestellten Vakuumschaltröhre; des Bereitstellens einer weiteren Vakuumschaltröhre; des Bestimmens einer weiteren Schall-Laufzeit und/oder einer weiteren Schalldämpfung in der bereitgestellten weiteren Vakuumschaltröhre; des Vergleichens von Schall-Laufzeit und/oder Schalldämpfung in der bereitgestellten Vakuumröhre und der bereitgestellten weiteren Vakuumröhre; und des Bestimmens der Vakuumgüte basierend auf dem Vergleich von Schall-Laufzeit und/oder Schalldämpfung in der bereitgestellten Vakuumröhre und der bereitgestellten weiteren Vakuumröhre.
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Die Schall-Laufzeit bzw. die Schalldämpfung in den jeweiligen Vakuumröhren kann dabei beispielsweise durch Anbringen eines Schallsenders, insbesondere eines Ultrasenders, an einem Kontakt der Schaltröhre und des Anbringens eines korrespondierenden Empfängers an dem anderen Schaltkontakt der Vakuumschaltröhre erfolgen. In dem für Vakuumschaltröhren relevanten Druckbereich (etwa 10–3 mbar bis 10–7 mbar), in dem die mittlere freie Weglänge für Stöße der Gasteilchen untereinander größer als der Kontaktabstand ist, wird der Schall vom Sender zum Empfänger dadurch übertragen, dass die Gasteilchen, die durch den sendenden Kontakt in Richtung auf den Empfänger beschleunigt werden, den Empfänger auf direktem Wege erreichen, ohne mit anderen Gasteilchen zusammen zu stoßen. In einem Druckbereich, in dem die mittlere freie Weglänge für Stöße kleiner als der Kontaktabstand ist, erfolgt die Schallübertragung vom Sender zum Empfänger durch Stöße der Gasteilchen untereinander über longitudinale Schallwellen.
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Durch eine derartige Verifikation der Vakuumgüte mittels Schall-Laufzeit bzw. Schalldämpfung kann sowohl unmittelbar nach der Fertigung eine Qualitätskontrolle erfolgen, als auch besonders einfach zu einem späteren Zeitpunkt eine Vakuumschaltröhre überprüft werden, um daraus die weitere Funktionsfähigkeit der Vakuumschaltröhre sicherzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform wird in dem Schritt zum Bestimmen der Vakuumgüte eine Vakuumschaltröhre als fehlerhaft klassifiziert, wenn sich die Schalllaufzeit und/oder die Schalldämpfung in der bereitgestellten Vakuumröhre und der bereitgestellten weiteren Vakuumröhre um mehr einen vorbestimmten Grenzwert abweichen.
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Weitere Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Dabei zeigen:
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1: eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Vakuumschaltröhre gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2: eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Bestimmen des Gasgehalts in einem transparenten Hohlkörper, wie es einer Ausführungsform zugrunde liegt; und
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3: eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Bestimmung der Vakuumgüte in einer Vakuumschaltröhre, wie es einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch einen Vakuumschalter 1. Der Vakuumschalter 1 umfasst eine Vakuumkammer 21. Der Innenraum der Vakuumkammer 21 ist dabei über eine Verbindungsröhre 11 mit einem transparenten Hohlkörper 10 verbunden. Somit stellen sich sowohl in dem Innenraum des transparenten Hohlkörpers 10 als auch in dem Innenraum der Vakuumkammer 21 die gleichen Verhältnisse für das darin enthaltene Restgas ein. Insbesondere sind dabei sowohl Gasdruck als auch Zusammensetzung des Gases in den Innenraum des transparenten Hohlkörpers 10 und dem Innenraum der Vakuumkammer 21 identisch.
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Darüber hinaus umfasst der Vakuumschalter 1 im oberen Bereich einen ersten Kontakt 22 und im unteren Bereich einen zweiten Kontakt 23. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Kontakt 22 um einen festen Kontakt handeln, während der zweite Kontakt 23 beweglich ist. Wird der bewegliche Kontakt 23 dabei an den festen Kontakt 22 herangeführt, so kann hierdurch eine elektrische Verbindung hergestellt werden. Wird andererseits der bewegliche Kontakt 23 von dem festen Kontakt 22 weg bewegt, so wird die elektrische Verbindung unterbrochen. Die Anordnungen von festem Kontakt 22 und beweglichem Kontakt 23 sind dabei in dieser 1 nur beispielhaft zu verstehen. Andere Anordnungen von festem Kontakt 22 und beweglichem Kontakt 23 sind darüber hinaus ebenso möglich. Auch ist es nicht zwingend erforderlich, dass sich der transparente Hohlkörper 10 in unmittelbarer Nähe des festen Kontakts 22 befinden muss. Weitere, beliebige Anordnungen des transparenten Hohlkörpers 10 sind darüber hinaus ebenso möglich. Dabei muss lediglich gewährleistet sein, dass der Innenraum des transparenten Hohlkörpers 10 mit dem Innenraum der Vakuumkammer 21 verbunden ist. Diese Verbindung kann beispielsweise über eine geeignete Röhre 11 erfolgen. Vorzugsweise befindet sich der transparente Hohlkörper 10 an der Außenseite der Vakuumröhre 20. Auf diese Weise ist der transparente Hohlkörper 10 einerseits für eine optische Analyse sehr gut zugänglich. Andererseits sind auch keine weiten Verbindungsstränge zwischen transparentem Hohlkörper 10 und Vakuumkammer 21 der Vakuumschaltröhre 20 erforderlich.
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Bei dem transparenten Hohlkörper 10 kann es sich beispielsweise um einen transparenten Hohlkörper aus Glas handeln. Insbesondere sind transparente Hohlkörper aus Quarzglas möglich. Diese weisen neben einer sehr hohen Schmelztemperatur auch sehr gute optische Eigenschaften bezüglich Transparenz für Licht auf. Vorzugsweise weist der transparente Hohlkörper 10 dabei zumindest zwei zueinander parallele Außenseiten auf. Eine Anordnung mit zwei zueinander parallel angeordneten Außenseiten des transparenten Hohlkörpers 10 ermöglicht eine gute optische Analyse, ohne dass hierbei das verwendete Licht während der optischen Analyse aufgrund von gekrümmten oder schrägen Oberflächen gebrochen würde.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Analysevorrichtung für die Auswertung des Gasgehalts in dem transparenten Hohlkörper 10. Hierzu wird Licht von einer Lichtquelle 31 ausgesendete. Beispielsweise kann es sich bei der Lichtquelle 31 um einen Laser handeln. Zur Variation der Wellenlänge des ausgesendeten Lichts kann es sich vorzugsweise um einen durchstimmbaren Laser handeln. Andere Lichtquellen, insbesondere Lichtquellen, die monochromatisches Licht bereitstellen, sind ebenso möglich. Vorzugsweise ist dabei die Wellenlänge des bereitgestellten monochromatischen Lichts variabel.
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Das von der Lichtquelle 31 bereitgestellte Licht wird in Richtung des transparenten Hohlkörpers 10 abgestrahlt, durchdringt den transparenten Hohlkörper 10 und wird auf der gegenüberliegenden Seite von einem Detektor 32 empfangen. Der Detektor 32 generiert ein zu dem empfangenen Licht korrespondierendes Signal und stellt dieses einer Auswertevorrichtung 33 bereit. Die Auswertevorrichtung 33 ist dabei auch mit der Lichtquelle 31 verbunden, um die Lichtquelle 31 anzusteuern, bzw. Informationen über das von der Lichtquelle 31 ausgesendete Licht zu empfangen. Basierend auf dem vom Detektor 32 bereitgestellten Signal, das zu dem von dem Detektor 32 empfangenen Licht korrespondiert und gegebenenfalls basierend auf der Information über das von der Lichtquelle 31 ausgesendete Licht bestimmt die Auswertevorrichtung 33 den Gasgehalt in dem transparenten Hohlkörper 10. Daraufhin kann die Auswertevorrichtung 33 eine Information über den Gasdruck und/oder die Bestandteile des Gases im Innenraum des transparenten Hohlkörpers 10 bereitstellen.
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Auf diese Weise kann somit aus der Gasanalyse in dem transparenten Hohlkörper 10 auch auf den Druck bzw. die Zusammensetzung des Gases im Innenraum der Vakuumkammer 21 Vakuumröhre 20 geschlossen werden. Die so ermittelten Parameter können mit vorbestimmten Grenzwerten verglichen werden. Basierend auf diesem Vergleich mit vorgegebenen Grenzwerten kann daraufhin die Güte des Vakuums in der Vakuumkammer 21 der Schaltröhre 20 bestimmt werden. Insbesondere ist eine Klassifikation von fehlerhaften Vakuumschaltröhren 20 möglich, wenn die vorbestimmten Grenzwerte nicht eingehalten werden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms wie es einem Verfahren zur Bestimmung der Vakuumgüte in einer Vakuumschaltröhre zugrunde liegt. Im Schritt S1 wird dabei eine Vakuumschaltröhre 20 bereitgestellt, wie sie zuvor beschrieben wurde. In Schritt S2 erfolgt daraufhin eine optische Analyse des Gasgehalts in dem transparenten Hohlkörper 10 der Vakuumschaltröhre 20. Diese optische Analyse kann dabei wie zuvor beschrieben erfolgen. Insbesondere eignet sich für die optische Analyse ein Absorptionsspektroskopie-Verfahren, wie zum Beispiel eine Laserabsorptionsspektroskopie. Vorzugsweise erfolgt die Absorptionsspektroskopie dabei mit infrarotem Licht.
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Die Analyse des Gasgehalts kann dabei in einem Schritt S2a den Gasdruck im Innenraum des transparenten Hohlkörpers bestimmen. Zusätzlich oder alternativ ist in einem Schritt S2b auch die Bestimmung der Gasbestandteile im Innenraum des transparenten Hohlkörpers 10 möglich.
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Sollen bei der Produktion von Vakuumschaltröhren nicht sämtliche Vakuumschaltröhren mit einem transparenten Hohlkörper 10 versehen werden, so ist es darüber hinaus auch möglich nur eine oder wenige Vakuumschaltröhren mit einem derartigen transparenten Hohlkörper 10 zu versehen. Diese Vakuumschaltröhren mit einem transparenten Hohlkörper 10 können daraufhin als Referenz-Vakuumschaltröhren verwendet werden. Dabei erfolgt zunächst eine Bestimmung von Gasdruck und/oder Gasbestandteilen im Innenraum des transparenten Hohlkörpers und somit auch im Innenraum der Vakuumschaltkammer 21. Anschließend werden diese Vakuumschaltröhren 20 einem konventionellen Analyseverfahren unterzogen. Dabei können die bei dem Analyseverfahren gewonnenen Messwerte unter Verwendung von Gasdruck und/oder Gaszusammensetzung als Referenzwert für eine Kalibrierung genutzt werden. Diese Referenzwerte der Kalibrierung dienen daraufhin als Vergleichswerte für die Messwerte weiterer Vakuumschaltröhren ohne transparenten Hohlkörper.
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Beispielsweise können somit nach Bestimmung von Gasdruck bzw. Gaszusammensetzung von Vakuumschaltröhren 20 mit einem transparenten Hohlkörper 10 zunächst Referenzwerte mittels eines Magnetron-Verfahrens bestimmt werden. Die so durch das Magnetron-Verfahren gewonnenen Referenzwerte können anschließend herangezogen werden, um weitere Vakuum-Schaltröhren der gleichen Bauart ohne transparenten Hohlkörper zu analysieren. Weichen dabei die Messwerte des Magnetron-Verfahrens der Vakuumschaltröhren ohne transparenten Hohlkörper von den Referenzwerten der als fehlerfrei klassifizierten Vakuumschaltröhren mit transparentem Hohlkörper ab, so werden diese Vakuumschaltröhren als fehlerhaft klassifiziert. Entsprechen die Magnetron-Messwerte der Vakuumschaltröhren ohne transparenten Hohlkörper dagegen zumindest annähernd den als fehlerfrei klassifizierten Vakuumschaltröhren mit transparentem Hohlkörper, bzw. liegt die Abweichung innerhalb eines als akzeptabel klassifizierten Toleranzbereiches, so werden auch die Vakuumschaltröhren ohne transparenten Hohlkörper als fehlerfrei klassifiziert.
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Zusätzlich oder alternativ zur Verifikation von Vakuumschaltröhren mittels des Magnetron-Verfahrens ist auch eine Überprüfung der Vakuumschaltröhren basierend auf einer Schall-Laufzeit bzw. einer Schalldämpfung zwischen den beiden Kontakten 22, 23 der Vakuumschaltröhre 20 möglich. Hierzu wird an einem der beiden Kontakte 22 oder 23 der Vakuumschaltröhre 20 zunächst ein Schallsender angeordnet. Bei diesem Schallsender kann es sich beispielsweise um einen Ultraschallkopf handeln, der Ultraschallsignale aussendet. An dem gegenüberliegenden Kontakt 22 oder 23 der Vakuumschaltröhre 20 wird dabei ein Schallempfänger angeordnet, der dazu ausgelegt ist, die Gasteilchen, die durch den sendenden Kontakt in Richtung auf den Empfänger beschleunigt werden und diesen auf direktem Wege erreichen, zu detektieren; oder die durch Stöße zwischen den Teilchen vermittelten Schallwellen im Frequenzbereich des von dem Schallsender ausgesendeten Schallspektrums zu empfangen. Anschließend kann die Laufzeit der Schallwellen durch die Vakuumschaltröhre 20 und/oder die dabei auftretende Dämpfung der Schallwellen beim Durchlaufen der Vakuumschaltröhre bestimmt werden. Vorzugsweise werden dabei jeweils zwei Messungen ausgeführt. Zunächst erfolgt eine Messung bei geschlossener Schallerstellung, das heißt wenn sich die beiden Kontaktelemente 22, 23 der Vakuumschaltröhre 20 berühren. Daraufhin wird der Schalter geöffnet und es erfolgt eine weitere Messung. Aus dem Vergleich dieser beiden Messungen kann dann eine Aussage über die Dämpfung bzw. die Laufzeit der Schallwellen im Gasraum der Vakuumschaltröhre 20 geschlossen werden.
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Auch hierbei ist es möglich, zunächst bei Vakuumschaltröhren 20 mit einem transparenten Hohlkörper 10 entsprechende Referenzwerte zu bestimmen, und diese Referenzwerte daraufhin mit weiteren Messwerten von Vakuumschaltröhren ohne transparenten Hohlkörper zu vergleichen. Auf diese Weise müssen nicht sämtliche zu überprüfenden Vakuumschaltröhren mit einem transparenten Hohlkörper ausgestattet werden. Dennoch können die zuvor beschriebenen Vorteile der Bestimmung der Güte eines Vakuums in der Vakuumschaltröhre genutzt werden.
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Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Vakuumschaltröhre und einen Vakuumschalter, bei denen die Güte des Vakuums innerhalb der Vakuumkammer der Schaltröhre bzw. des Vakuumschalters einfach und zuverlässig bestimmt werden kann. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Bestimmung der Vakuumgüte in einer Vakuumschaltröhre. Hierzu wird die Vakuumkammer der Vakuumschaltröhre mit einem am Äußeren der Vakuumschaltröhre angeordneten transparenten Hohlkörper gekoppelt. Gasdruck und Gaszusammensetzung im Innenraum des transparenten Hohlkörpers können mittels eines optischen Verfahrens bestimmt werden. Aufgrund des Prinzips von korrespondierenden Röhren entspricht der so bestimmte Gasdruck bzw. die so bestimmte Gaszusammensetzung auch den Eigenschaften im Inneren der Vakuumkammer der Vakuumschaltröhre.
