DE1113038B

DE1113038B - Outlet window arrangement for a high-performance runtime tube with speed modulation

Info

Publication number: DE1113038B
Application number: DEV14624A
Authority: DE
Inventors: Ronald H Gordon; Arthur E Schoennauer
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1955-11-14
Filing date: 1956-11-07
Publication date: 1961-08-24

Description

Auslaffensteranordnung für eine Hochleistungslaufzeitröhre mit Geschwindigkeitsmodulation Die Erfindung bezieht sich auf Hochleistungslaufzeitröhren mit Geschwindigkeitsmodulation, die für den Durchtritt elektromagnetischer Wellenenergie mit einem scheibenförmigen keramischen Auslaßfenster versehen sind, das in der öffnung eines ringförrnigen Rahmens, der ein an ihm vakuum.dicht befestigtes dünnwandiges, ringföriniges Fensterumrandungsteil aufweist, angeordnet und mit dessen Fensterumrandungsteil vakuumdicht verlötet ist.Leakage window arrangement for a high-performance time-of-flight tube with speed modulation The invention relates to high-performance runtime tubes with speed modulation, the for the passage of electromagnetic wave energy with a disk-shaped ceramic outlet window are provided in the opening of an annular Frame, which has a thin-walled, ring-shaped window border part attached to it in a vacuum-tight manner has, arranged and is soldered vacuum-tight to the window border part.

Die Lebensdauer solcher Hochleistungsröhren war bisher wesentlich durch die Unzuverlässigkeit der Auslaßfenster begrenzt. Ein Defekt des Auslaßfensters verursacht gewöhnlich eine Undichtigket, welche einen Ausgleich des Vakuums bis auf Atmosphärendruck zuläßt, hierdurch die Röhre außer Betrieb setzt und die Kathode dauernd zerstört, so daZ. sie ersetzt werden muß.The service life of such high-performance tubes has previously been essential limited by the unreliability of the outlet windows. A defect in the exhaust window usually causes a leak which will equalize the vacuum to to atmospheric pressure, thereby putting the tube out of operation and the cathode permanently destroyed, so there. it needs to be replaced.

Ziel der Erfindung ist eine derartige Ausbildung der Auslaßfensteranordnung, daß unter anderem durch eine genau zu bemessende Metall-Keramik-Abdichtung die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Auslaßfensters wesentlich erhöht wird.The aim of the invention is such a design of the outlet window arrangement, that, among other things, through a precisely measured metal-ceramic seal, the reliability and the life of the outlet window is significantly increased.

Gemäß der Erfindung ist das Fensterumrandungsteil mit nach innen weisenden Vorsprüngen versehen, die die Lage des Auslaßfensters innerhalb der öffnung des ringförmigen Rahmens festlegen, und zwischen dem Auslaßfenster und dem Fensterumrandungsteil ist Abdichtungsmaterial vorgesehen, durch welches das Auslaßfenster vakuumdicht im Fensterumrandungsteil festgelötet ist.According to the invention, the window border part is facing inwards Provided projections that determine the position of the outlet window within the opening of the set annular frame, and between the outlet window and the window border part sealing material is provided through which the outlet window is vacuum-tight is soldered in the window frame part.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes an Hand der Figuren näher beschrieben.The following is an embodiment of the subject matter of the invention described in more detail on the basis of the figures.

In den Fig. 1, 2 und 3 ist der Aufbau einer erfindungsgemäßen Auslaßfensteranordnung dargestellt, die aus dem scheibenförmigen keramischen Auslaßfenster 18, z. B. einem Keramikstück aus Aluminiumoxyd, besteht, welches mit einem ringförinigen umgebördelten Fensterumrandungsteil 19 vakuumdicht verlötet ist. Das umiebördelte Teil der Fensterumrandung 19 ist am ringförmigen Fenste#rrahmenteil 21 vakuumdicht befestigt. Das Fensterrahmenteil 21 ist schräg zu dem Ausgangshohlleiter 16 an diesem befestigt. Die Fensterumrandung 19 besitzt me-hrere sickenartige Einbeulungen P, die mit gleichem Abstand auf ihrem Umfang angebracht sind. Dir, Einkerbungen erstrecken sich etwa 0,075 mm nach innen und stehen in mechanischem Kontakt mit dem metallisierten Rand des keramischen Fensters 18, so daß ein Spalt von 0,075 mm zwischen dem metallisierten Keramikteil 18 und den nicht eingebeulten Abschnitten der Fensterumrandung 19 verbleibt. Eine Lötlegierung 20, z. B. aus Kupfergold, ist zwischen dem keramischen Fenster 18 und der Fensterumrandung 19 eingebracht und legiert sich mit dem metallisierten Keramikteil 18 und der Fensterumrandung 19, so daß eine vakuumdichte Abdichtung gebildet wird. Die Fensterumrandung 19 ist relativ dünn, z. B. etwa 0,50 mm stark. Sie besitzt eine so geringe Wandstärke, damit unerwünschter Druck auf die Abdichtung vermieden wird. Dieser Druck könnte durch die verschiedenen Wärmeausdehinungskoeffizienten der Keramik 18, des Lötmetalls 20 und des Umrandungsteiles 19 verursacht werden. 1, 2 and 3 , the structure of an outlet window arrangement according to the invention is shown, which consists of the disc-shaped ceramic outlet window 18, for. B. a ceramic piece made of aluminum oxide, which is soldered vacuum-tight to an annular beaded window border part 19. The beaded part of the window border 19 is attached to the annular window frame part 21 in a vacuum-tight manner. The window frame part 21 is attached to the output waveguide 16 at an angle to the latter. The window border 19 has several bead-like indentations P, which are attached at the same distance on its circumference. The notches extend approximately 0.075 mm inward and are in mechanical contact with the metallized edge of the ceramic window 18, so that a gap of 0.075 mm remains between the metallized ceramic part 18 and the non-dented portions of the window surround 19. A solder alloy 20, e.g. B. made of copper gold, is introduced between the ceramic window 18 and the window border 19 and alloyed with the metallized ceramic part 18 and the window border 19, so that a vacuum-tight seal is formed. The window border 19 is relatively thin, e.g. B. about 0.50 mm thick. It has such a small wall thickness that undesirable pressure on the seal is avoided. This pressure could be caused by the different coefficients of thermal expansion of the ceramic 18, the solder 20 and the border part 19 .

Die Fensterumrandung 19 kann aus einem biegsamen Material, etwa Kupfer, oder aus einem verkupferten, weniger biegsamen, aber festeren Material, etwa Eisen oder Nickel, hergestellt sein. Die Verkupferung ist vorgesehen, um eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit zwischen der Abdichtung 20 und dem Umrandungsteil 19 sicherzustellen, damit eine Hochfrequenzerhitzung an der Verbindungsstelle so klein wie möglich bleibt und die in der Keramik erzeugte Wärme gut abgeleitet werden kann.The window border 19 can be made of a flexible material, such as copper, or of a copper-plated, less flexible but stronger material, such as iron or nickel. The copper plating is provided in order to ensure a high electrical and thermal conductivity between the seal 20 and the border part 19 so that high-frequency heating at the connection point remains as small as possible and the heat generated in the ceramic can be dissipated well.

Die Stärke der Lötschicht 20 muß genau überwacht werden, da sonst die auf die aneinanderstoßenden Teile ausgeübten Kräfte zu einer Zerstörung führen können. Wenn z. B. die in Fig. 3 gezeigte Verbindung 20 zwischen der Keramik 18 und dem Umrandungsteil 19 zu dick gemacht wird und z. B. mehr als 0,125 mm hat, so kann eine im Betrieb sich ergebende Temperaturerhöhung - einen Brach der Keramik oder einen Fehler in der Lötstelle zwischen dem Lot 20 und der Keramik 18 oder dem Lot 20 und dem Umrandungsteil 19 verursachen. Die Einkerbungen P sind »vorgesehen, um eine genaue Zentrierung des keramischen Fensters 19 in der Fensterumrandung 19 sicherzustellen, sie ermöglichen ferner, die Stärke der Lötschicht 20 zu kontrollieren, um eine ungleichmäßige Dicke der Lötschicht längs des Umfangs des keramischen Fensters 18 zu vermeiden.The thickness of the solder layer 20 must be carefully monitored, since otherwise the forces exerted on the abutting parts can lead to destruction. If z. B. the connection 20 shown in Fig. 3 between the ceramic 18 and the border part 19 is made too thick and z. B. more than 0.125 mm , a resulting temperature increase during operation - cause a break in the ceramic or a defect in the soldering point between the solder 20 and the ceramic 18 or the solder 20 and the border part 19 . The notches P are provided "to ensure, in the window border 19 to an accurate centering of the ceramic window 19, they also allow to control the thickness of the solder layer 20 to an uneven thickness of the solder layer to prevent along the periphery of the ceramic window 18th

Claims

PATENT CLAIMS- 1. High-performance transit time tube with speed modulation, which is provided with a disk-shaped ceramic outlet window for the passage of electromagnetic wave energy, which is arranged in the opening of an annular frame which has a thin-walled, annular window border part attached to it in a vacuum-tight manner and is soldered to its window border part in a vacuum-tight manner, characterized in that the window border part (19) is provided with inwardly pointing projections (P) which define the position of the outlet window (18) within the opening of the annular frame, and that sealing material (20) is provided between the outlet window and the window border part , through which the outlet window is vacuum-tightly soldered in the window border .dung part.

2. Tube according to claim 1, characterized in that the outlet window and the annular frame are structures of revolution. 3. Tube according to claims 1 and 2, characterized in that the inwardly facing projections of the window border part are obtained by radial indentations (beads) in the window border part. 4. Tube according to claims 1 to 3, characterized in that the window border part is capped. - - 5. Tube nach_ claims 1 to 4, characterized in that the outlet window is made of a ceramic containing aluminum oxide, the edge surface of which is metallized opposite the window edge part, and that the sealing material is a solder alloy of copper and gold. Documents considered: French Patent No. 1095 629; British Patent No. 733,655; "Microwave Magnetrans", MIT series, Vol. 6, 1948, Fig. 11.27.