DE1145536B - Verfahren zur vakuumdichten Befestigung einer Glimmerplatte in einem Kupferkoerper - Google Patents

Description

• Verfahren zur vakuumdichten Befestigung einer Glimmerplatte in einem Kupferkörper Die Erfindung betrifft die, vakuumdichte Befestigung einer Glimmerplatte in einem Kupferkörper großer Wandstärke, z. B. einem Wellenleiter, und einem mit einer solchen Glimmerplatte versehenen Kupferwellenleiter.
• Beim Erzeugen oder Verstärken sehr kurzer Wellen, wie Zentimeter- und Millimeterwellen, verwendet man oft Elektronenröhren, die mit einem Teil eines Wellenleiters versehen sind, dessen Höhlung mit dem Vakuum der Röhre in Verbindung steht. Bekanntlich muß ein solcher Leiter vakuumdicht mittels einer Platte aus Isoliermaterial verschlossen werden, welche für die durchzulassenden elektromagnetischen Wellen eine geringe Dämpfung aufweist. Eine Platte aus Glimmer ist dazu besonders geeignet. Der Wellenleiter besteht vorzugsweise aus Kupfer und endet im allgemeinen in einem Flansch, der mittels des erwähnten Isolators verschlossen wird und dazu dient, den Wellenleiter mit einem Verlängerungsstück desselben zu verbinden.
• Es ist bekannt, einen solchen Wellenleiter vakuumdicht mittels einer Glimmerplatte. zu verschließen, welche mittels eines niederschmelzenden glasartigen Stoffes in einer Fuge eines Flansches des Leiters befestigt ist. Der Flansch besteht dann aus einem Material, wie Chromeisen, Nickeleisen od. dgl., welches dem glasartigen Stoff hinsichtlich des Ausdehnungskoeffizienten angepaßt ist. Solche Flansche haben Nachteile, da das Material einen höheren elektrischen Widerstand als Kupfer aufweist und kostspieliger ist. Da aber der Ausdehnungskoeffizient von Kupfer von dem eines solchen glasartigen Stoffes und des Glimmers beträchtlich abweicht, wurde bei Verwendung von Kupfer um die Fuge herum eine tiefe Nut vorgesehen, so daß eine Leiste mit geringer Wandstärke entsteht, die die Glimmerplatte umgreift, wobei ein glasartiger Stoff mit höherer Erweichungstemperatur benutzt wurde. Die Biegsamkeit der Leiste verhütet das Zerspringen des glasartigen Stoffes und des Glimmerfensters.
• Eine solche Bauart ist aber verwickelt und demnach kostspielig.
• Bei Verwendung eines völlig aus Kupfer bestehenden Wellenleiters, der mittels einer aus einer temperaturbeständigen Glimmersorte, wie Arnberglimmer, bestehenden Glimmerplatte verschlossen wird, die unter Zwischenfügung eines glasartigen Stoffes in eine Fuge gelegt wird, ist eine einfache Bauart erzielbar, wenn nach dem Verfahren gemäß der Erfindung die Platte durch Erhitzen über 5001 C in der Fuge befestigt wird und der glasartige Stoff einen Unterkühlungspunkt von weniger als 4001 C und einen Ausdehnungskoeffizienten von wenigstens 80-10-7 aufweist. Es hat sich ergeben, daß dann besondere Maßnahmen nicht mehr notwendig sind, wie z.B. das Anbringen einer Nut u. dgl., und daß die Glimmerplatte ohne weiteres in einer Fuge eines massiven Kupferkörpers befestigt werden kann.
• Es ist an sich bekannt, daß das Einschmelzen von Teilen in Glas mit einem anderen Ausdehnungskoeffizienten umso leicher gelingt, je niedriger der Unterkühlpunkt des Glases liegt. Die Verwendung eines Glases mit niedrigem Unterkühlpunkt führt jedoch'noch nicht zu bruchsicheren Einschmelzungen in eine Fuge eines Kupferkörpers. Dazu ist ein glasartiger Stoff nötig, der außerdem einen Ausdehnungskoeffizienten umso leichter gelingt, je niedriger der Da sich der glasartige Stoff bis zum Unterkühlpunkt, im vorliegenden Fall bis unter 4001 C, der Formänderung des Kupfers anpassen kann, führt die Differenz zwischen dem Schwund des Kupfers und des glasartigen Stoffes beim weiteren Abkühlen ab dieser Temperatur bis Zimmertemperatur nicht mehr zum Brach der Glimmerplatte. Dies ist ein sehr überraschender Umstand, da hier nicht, wie bei den bekannten Druckeinschmelzungen, eine dicke Glasscheibe vorhanden ist, die einen durch den größeren Schwund eines Metallringes hervorgerufenen hohen Druck aushalten kann, sondern eine dünne Glimmerplatte, die von einem dünnen glasartigen Ring umgeben ist. Man konnte nicht erwarten, daß die von dem massiven Kupferkörper erzeugten Drucke von der dünnen Glimmerplatte aufgenommen werden würden, ohne daß diese Platte sich verbirgt und zerstört wird.
• Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in der ein Teil eines zu einem Klystron gehörigen Wellenleiters dargestellt ist.
• Der Kupferblock 1 weist eine Bohrung 2 auf, die mit dem Vakuum der Elektronenröhre in Verbindung steht und am Ende mit einer Fuge 3 versehen ist. In der Fuge 3 ist eine Glimmerplatte 4 mit Hilfe von Glasur 5 befestigt, die einen Unterkühlpunkt von weniger als 4001 C und einen Ausdehnungskoeffizienten von mehr als 80 - 10-7 aufweist. Eine geeignete Glasur ist die im Handel erhältliche Glasur, deren Zusammensetzung etwa wie folgt ist: 44 Gewichtsprozent Pb0, 11 Gewichtsprozent B203, 29 Gewichtsprozent A40", 16 Gewichtsprozent S'02' Die Erweichungstemperatur dieser Glasur ist 440' C und der Unterkühlpunkt 350' C. Es ergibt sich, daß nach dem Erstarren der Glasur, wobei diese bis 3500 C dem stärkeren Schwund des Kupfers folgen kann, beim weiteren Schwinden des dickwandigen Kupferkörpers während der Abkühlung ab dieser Temperatur bis Zimmertemperatur der Druck nicht so hoch ansteigt, daß eine Beschädigung des Glimmerfensters 4 oder der glasartigen Befestigungsschicht 5 entsteht, trotz des Umstandes, daß keine Nuten od. dgl. im Kupfer vorgesehen sind, um den Rand der Fuge mehr oder weniger plastisch verformbar zu machen. Der Ausdehnungskoeffizient dieser Glasur beträgt 84 - 10-7 und der Ausdehnungskoeffizient des Kupfers etwa 170 - 10-7. Die Glasur wird in Form eines feinen Pulvers (325 Maschen je Zoll) mit Hilfe eines Bindemittels auf den Rändern der Glimmerplatte oder in der Fuge angebracht, und die Glimmerplatte wird in die Fuge gelegt. Das Ganze wird in einen Ofen gesetzt, dessen Temperatur auf 54511 C gesteigert und 1/2 Stunde lang aufrechterhalten wird. Darauf wird allmählich bis auf Zimme emperatur abgekühlt. Es ergibt sich, daß nachher bei der Entgasung des Kupferleiters Temperaturen von 320' C und in bestimmten Fällen bis 4501 C zulässig sind. Das bei dieser Temperatur weiche glasartige Material wird dabei offensichtlich durch Kapillarwirkung im Spalt zwischen dem Glimmer und dem Kupfer festgehalten. Das Glimmerfenster hat z. B. einen Durchmesser von 5 bis 20 mm, entsprechend den Abmessungen der Bohrung und dem Verwendungszweck des Fensters.
• Die Erfindung ist auch für Hohlwellenleiter von Wichtigkeit, die mit anderen Gasen als Luft, gegebenenfalls mit nichtatmosphärischem Druck, gefällt sind.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur vakuumdichtenBefestigung einer aus Glimmer bestehenden Platte in einem Kupferwellenleiter, bei dem die Glimmerplatte unter Zwischenfügung eines glasartigen Stoffes in eine Fuge gelegt wird, dadamh gekennzeichnet, daß die Fuge von massivem Kupfer umgeben wird und die Platte durch Erhitzung über 500' C darin befestigt wird, wobei ein glasartiger Stoff mit einem Unterkühlpunkt von weniger als 400' C und einem Ausdehnungskoeffizienten von mehr als 80 - 10-7 verwendet wird. ln Betracht gezogene Druckschriften: »Werkstoffe der Hochvakuumtechniker, 1936, S.351. i