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Anode für Hochleistungsröhren oder Auffänger für Elektronenstrahlen
Die Erfindung bezieht sich auf eineAnode fürHochleistungsröhren oder auf einen Auffänger
für Elektronenstrahlen, die, einen Teil der Gefäßwandung bildend, vakuumdicht ohne
Zwischenglieder mit dem übrigen aus.Glas oder Keramik bestehenden Teil der Gefäßwandung
verschmolzen sind und und bei denen mindestens der der Einschmelzstelle benachbarte
Teil der Elektrode aus einer annähernd den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie
Glas oder Keramik bestehenden Einschmelzlegierung besteht.
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Bei Metall-Glas-Verbindungen ist es bei Verwendung von Hartglas bekannt,
zur guten Haftfestigkeit Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen zu verwenden. Für Metall-Glas-Verbindungen
bei Verwendung von Weichglas ist es bekannt, Eisen-Nickel-Legierungen zur guten
Haftfestigkeit an Glas zu verwenden. Diese bekannten Legierungen sind im wesentlichen
darauf abgestellt, annähernd den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie das entsprechend
ausgewählte Glas zu besitzen und dadurch eine gute Haftfestigkeit zu gewährleisten.
Alle solche Legierungen sollen zusarnmenfassend im folgenden kurz Einschmelzlegierungen
l;enannt werden.
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Bei diesen bekannten Einschmelzlegierungen ist es nicht ohne weiteres
möglich, eine genügend hohe Wärmeleitfähigkeit zu erreichen, die bei solchen Anoden
oder Auffängern für Elektronenstrahlen notwendig sind, bei denen stellenweise der
Elektronenaufprall so groß ist, daß eine starke Erhitzung des Materials eintritt,
da die Faktoren gute Wärmeleitfähigkeit, gleiche Wärmeausdehnung und gute Haftfestigkeit
bei leicht zu bearbeitenden Materialien nicht gleichzeitig auftreten. Aus diesem
Grunde ist tnan bestrebt, den Körper aus Einschmelzlegierung zum Auffangen der Elektronen
möglichst dünn zu machen und einen Körper mit guter Wärmeleitfähigkeit dicht an
den Körper aus Einschmelzlegierung zu bringen. Durch diese Maßnahme werden zwar
zu große Erhitzung des Einschmelztnaterials und damit Verdampfungserscheinungen
vermieden, es entstehen aber leicht Vakuumundichtigkeiten, da solche durch Drehen
hergestellten dünnwandigen Körper häufig Poren aufweisen, die bei der kleinen zur
Wärmeabführung notwendigen Wandstärke noch eine Verbindung ins Innere der Röhre
herstellen.
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Deshalb bestand die Aufgabe der Erfindung darin, Anoden bzw. Elektronenauffänger
zu schaffen, auf die konzentrierte Elektronenstrahlen hoher Leistung auf örtlich
eng begrenzte Bezirke auftreffen können, wobei mitSicherheit derElektronenauffänger
vakuumdicht bleibt und außerdem gut wärmeleitend ist.
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Bei einer Anode für Hochleistungsröhren oder bei einem Auffänger für
Elektronenstrahlen, die (der), einen Teil der Gefäßwandung bildend, vakuumdicht
ohne Zwischenglieder mit dem übrigen aus Glas oder Keramik bestehenden Teil der
Gefäßwandung verbunden ist und bei der (dem) mindestens der der Verbindungsstelle
benachbarte Teil der Elektrode aus einer annähernd den gleichen Ausdehnungskoeffizienten
wie Glas oder Keramik besitzenden Einschmelzlegierung besteht, ist nach der Erfindung
der die Elektronen aufnehmende Innenraum der Elektrode von einem dünnwandigen, aus
der Einschmelzlegierung bestehenden Hohlkörper gebildet, der Hohlkörper ist ferner
zumindest in dem der Einschmelzstelle benachbarten Bereich mit Abstand von einem
weiteren Hohlkörper, insbesondere einer Hülse, aus der gleichen Einschmelzlegierung
umgeben, und zwischen den beiden Hohlkörpern befindet sich ein den Zwischenraum
vollständig ausfüllender Zwischenkörper aus Material guter Wärmeleitfähigkeit.
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Neben der hohen Strom- und/oder Wärmebelastbarkeit der Einschmelzlegierung
besteht ein wesentlicher Vorteil der Erfindung darin, daß die Einschmelzstelle trotz
der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der Gefäßwandung aus Glas oder Keramik
und des Zwischenkörpers aus Material guter Wärmeleitfähigkeit weitgehend von temperaturabhängigen
Spannungen entlastet ist, da der Unterschied zwischen den Ausdehnungen des Zwischenkörpers
aus gut wärmeleitendem Material und des Glases oder der Keramik von den beiden Hohlkörpern
aus Einschmelzlegierung kompensiert wird.
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Es ist bereits bekannt, Anoden oder Elektronenauffänger, die aus gut
wärmeleitendem Material bestehen, mit einem aus Glas oder Keramik bestehenden Teil
derGefäßwandung einer Elektronenröhre vakuumdicht zu verbinden. Dazu sind im Gegensatz
zu einer Elektrode nach der Erfindung zwischen der Anode bzw. dem Auffänger und
dem aus Glas oder Keramik
bestehenden Teil der Gefäßwandung Ausdehnungskörper,
z. B. aus Einschmelzlegierung, angeordnet. Gegenüber einer solchen Konstruktion
hat eine Elektrode nach der Erfindung den entscheidenden Vorteil des geringeren
Raumbedarfs.
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Um eine vollständige Kompensation des Unterschiedes der Ausdehnungen
des Zwischenkörpers und Gefäßwandung herbeizuführen, ist es vorteilhaft, daß die
Hohlkörper und der Zwischenkörper ringförmige Querschnitte besitzen. Zur Ausbildung
der Elektrode nach der Erfindung als Auffänger für Elektronenstrahlen ist es zweckmäßig,
den den Innenraum der Elektrode bildenden Hohlkörper topfförmig auszubilden und
den topfförmigen Hohlkörper an seinem Rand mit einer Wulst für die Einschmelzung
zu versehen.
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Zur guten Ableitung der Wärme besteht der Zwischenkörper aus dem duktilen
Kupfer. Insbesondere bei der Verwendung als Auffänger für Elektronenstrahlen, bei
denen die Elektronen vorwiegend auf dem Boden des topfförmigen Innenhohlkörpers
auftreffen, ist es zur Vergrößerung der Kupfermenge am Topfboden zweckmäßig, die
Länge der Hülse größer als die Höhe des topfförmigen Hohlkörpers zu bemessen.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode nach der Erfindung kann
im wesentlichen darin bestehen, daß die Hohlkörper in definierter Lage zueinander
gehalten und der Zwischenraum durch ein gut wärmeleitendes Lot, insbesondere Kupferlot,
bis zum oberen Rand der Hülse aufgefüllt wird, wobei der Abstand der Hülse von dem
inneren Hohlkörper so gewählt ist, daß die Kapillarkraft die Grenze des Kupferflusses
bestimmt.
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Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung erläutert werden. Die Zeichnung
zeigt die wesentlichen, zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile in vereinfachter
Darstellung.
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An dem einTeil des Vakuumgefäßes bildendenGlaszylinder 1 ist ein topfförmiger
Hohlkörper 2 mit einer Wulst 5 an der Stelle 6 vakuumdicht eingeschmolzen. Um den
zylinderförmigen Teil 3 des topfförmigen Hohlkörpers 2 ist mit Abstand eine Hülse
7 angeordnet, die von der Wulst 5 ausgehend über die Stirnwand 4 reicht. Der Zwischenraum
zwischen dem topfförmigen Hohlkörper 2 und der Hülse 7 ist mit Kupfer 8 bis zur
oberen Kante 9 der Hülse 7 ausgefüllt.
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Zur Herstellung der Elektrode nach der Erfindung, insbesondere zur
Herstellung einer Auffangelektrode für Elektronenstrahlen, wird zweckmäßigerweise
über den dünnwandigen topfförmigen Hohlkörper 2 des Auffängers eine Hülse 7 aus
der gleichen Einschmelzlegierung wie der Hohlkörper 2, also beispielsweise bei der
Verbindung von Hartglas aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung geschoben. Diese
Hülse 7 hat ein Innenmaß, das so groß ist, daß noch bequem Kupferlot 8 zwischen
die Hülse 7 und den Zylinderteil 2 fließen kann. Die Länge der Hülse 7 ist größer
als die Höhe des dünnwandigen topfförmigen Hohlkörpers z. Beispielsweise kann die
Verlängerung der Hülse 7 über den topfförmigen Hohlkörper 2 bis 3 mm betragen. Wird
der Hohlkörper 2 zusammen mit der Hülse 7 (bevor die Anglasung durchgeführt ist)
beispielsweise in einer Wasserstoffatmosphäre auf eine solche Temperatur erhitzt,
daß ein Lot guter Wärmeleitfähigkeit, z. B. Kupfer, mit relativ hohem Schmelzpunkt
zum Fließen kommt, dann kann der Zwischenraum zwischen der Hülse 7 und dem topfförmigen
Hohlkörper 2 mit dem Lot ausgefüllt und außerdem die Stirnseite 4 des Hohlkörpers
2 mit einer so dicken Lotschicht überzogen werden, wie etwa die Hülse 7 länger als
der topfförmige Hohlkörper 2 ist. Bei der Verwendung von Kupfer als Lot erhält man
entlang des dünnwandigen topfförmigen Hohlkörpers 2 an jeder Stelle eine ausgezeichnete
Wärmeleitung. Besonders die Stirnseite 4 des topfförmigen Hohlkörpers, auf die größtenteils
der konzentrierte Elektronenstrahl auftrifft, ist mit einer so dicken Kupferschicht
8 überzogen, daß ein schneller Wärmeausgleich von dem dünnwandigen Einschmelzmaterial
des topfförmigen Hohlkörpers 2 zu der Kupferschicht 8 stattfindet und Verdampfungserscheinungen
erst bei wesentlich höheren Leistungen auftreten können.
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Die Ausdehnung an der Anglasungszone 6 wird jetzt nicht vom Kupfer
8 mitbestimmt, sondern ausschließlich vom Einschmelzmaterial des topfförmigen Hohlkörpers
2 und der Hülse 7, da sich das Kupfer zwischen zwei Wänden aus solchem Einschmelzmaterial
befindet, das dem Ausdehnungskoeffizienten des Glases 1 angepaßt ist.
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Über die ganze Anordnung kann beispielsweise nach Fertigstellen des
Entladungsgefäßes noch ein Radiator aufgelötet werden. Zum Verlöten kann Weichlot
verwendet werden, da der Hauptwärmeausgleich bereits in der Kupferschicht 8 stattgefunden
hat und örtliche Überhitzungen nicht mehr auftreten können.
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Bei der Herstellung von Auffängern für Elektronenstrahlen nach der
Erfindung, z. B. für Wanderfeldröhren, bei denen stark verdichtete Elektronenstrahlen
erzeugt werden, hat es sich bei Verwendung von Kupfer als Zwischenkörper 8 als vorteilhaft
erwiesen, für einen mittleren Durchmesser des Auffängers von 10 mm die Wandstärke
des zylindrischen Teiles 3 des topfförmigen Hohlkörpers 2 etwa 0,6 mm, die Wandstärke
der Hülse 7 etwa 0,4 mm und den Abstand zwischen dem zylindrischen Teil 3 und der
Hülse 7 0,07 mm zu bemessen. Dabei soll die Höhe des Kupfers 8 zwischen der Stirnwand
4 und der oberen Kante 9 der Hülse 7 etwa 2 bis 3 mm betragen.