DE1098620B - Anode fuer Hochleistungsroehren oder Auffaenger fuer Elektronenstrahlen - Google Patents

Description

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung erläutert werden. Die Zeichnung zeigt die wesentlichen, zum Verständnis der Erfindung notwendigen Teile in vereinfachter Darstellung.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anode für Hochleistungsröhren oder 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, dadurch gekennzeichnet, daß der die Elektronen aufnehmende Innenraum der Elektrode von einem dünnwandigen, aus der Einschmelzlegierung bestehenden Hohlkörper gebildet ist, daß der Hohlkörper zumindest in dem der Einschmelzstelle benachbarten Bereich mitAbstand von einem weiteren Hohlkörper, insbesondere einer Hülse, aus der gleichen Einschmelzlegierung umgeben ist und daß sich zwischen den beiden Hohlkörpern ein den Zwischenraum vollständig ausfüllender Zwischenkörper aus Material guter Wärmeleitfähigkeit befindet.
2. 2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper und der Zwischenkörper ringförmige Querschnitte besitzen.
3. 3. Elektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der den Innenraum der Elektrode bildende Hohlkörper topfförmig ausgebildet ist.
4. 4. Elektrode nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der topfförmigeHohlkörper an seinem Rand mit einer Wulst für die Einschmelzung versehen, ist.
5. 5. Elektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkörper aus Kupfer besteht.
6. 6. Elektrode nach Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Hülse größer ist als die Höhe des topfförmigen Hohlkörpers.
7. 7. Verfahren zur Herstellung einer Elektrode nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, 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. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 857 541; USA.-Patentschriften Nr. 2 399 758, 2 471005. 2688707.