DE1215816B - Verfahren zum Montieren einer Elektronenroehre - Google Patents

Verfahren zum Montieren einer Elektronenroehre

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DE1215816B
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piston
tube
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anode
electrodes
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DER32382A
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English (en)
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Frank John Pilas
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RCA Corp
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RCA Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01J19/00Details of vacuum tubes of the types covered by group H01J21/00
    • H01J19/42Mounting, supporting, spacing, or insulating of electrodes or of electrode assemblies
    • H01J19/46Mountings for the electrode assembly as a whole
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2893/00Discharge tubes and lamps
    • H01J2893/0001Electrodes and electrode systems suitable for discharge tubes or lamps
    • H01J2893/0002Construction arrangements of electrode systems
    • H01J2893/0005Fixing of electrodes
    • H01J2893/0006Mounting

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Description

  • Verfahren zum Montieren einer Elektronenröhre Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren einer Elektronenröhre mit Elektrodenanschlüssen an beiden Stirnseiten des aus mehreren Teilen bestehenden Röhrenkolbens sowie mit konzentrisch ineinander angeordneten rohrförmigen Elektroden, wobei die zu montierenden Elektroden im Kolben axial zentriert und anschließend über Halterungen mit mindestens einem Teil des Röhrenkolbens verlötet werden, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäß montierten Elektronenröhre.
  • Trioden für Gitterbasisstufen können beispielsweise als Röhren mit Elektrodenanschlüssen an beiden Enden des Kolbens ausgeführt werden, deren Anodenanschluß sich am oberen Ende des Kolbens befindet, während das Gitter mit einem Seitenteil des Röhrenkolbens elektrisch verbunden ist und die Anschlüsse für die Kathode und die Heizung sich am unteren Eide des Kolbens befinden.
  • Röhren mit Elektrodenanschlüssen an beiden Kolbenenden erlauben viel größere Abstände zwischen den die Elektroden tragenden Teilen als einendige Röhren, bei denen alle Elektrodenanschlüsse durch ein und dasselbe Ende der Röhre herausgeführt sind. Deshalb haben doppelendige Röhren wesentlich geringere Kapazitäten zwischen den einzelnen Elektroden als einendige Röhren. Auch können die Elektrodenzuleitungen und Halterungselemente bei doppelendigen Röhren großflächiger und damit induktivitätsärmer ausgestaltet werden.
  • Bei den bekannten Montageverfahren für doppelendige Röhren ist es jedoch schwierig, enge Toleranzen bezüglich der Elektrodenabstände und der Elektrodenlage im Kolben einzuhalten, da die einzelnen Elektroden von verschiedenen Teilen des Röhrenkolbens getragen werden und die diesbezügliche Präzision daher von der Maßhaltigkeit des Röhrenkolbens bestimmt wird. Doppelendige Röhren sind deshalb im allgemeinen viel teurer als Röhren mit einseitig herausgeführten Anschlüssen.
  • Es ist bekannt, für die Herstellung doppelendiger Röhren getrennte Untereinheiten zu fabrizieren, die aus den betreffenden Röhrenelektroden und den Kolbenteilen, mit denen sie verbunden werden sollen, bestehen, und dann diese Untereinheiten zur endgültigen Röhre zusammenzusetzen. Diese Teilmontage ist jedoch wegen des erforderlichen Arbeitsaufwandes und der zahlreichen benötigten, sehr genauen Montagelehren teuer. Da sich die vielen Einzeltoleranzen der Untereinheiten zu großen Abmessungsabweichungen bei der fertigen Röhre addieren können, muß die Montage mit großer Sorgfalt und großem Können durchgeführt werden. Diese Art der Montage doppeländiger Röhren eignet sich nicht für eine automatische Fabrikation.
  • Es ist weiterhin bekannt, Röhren der oben beschriebenen Art mit den Elektrödenzentren auf einer gemeinsamen Achse zu montieren, indem die Elektroden auf einen einzelnen Dorn montiert werden, der sich entlang der Röhrenkolbenachse erstreckt. Hinsichtlich der Kolbenteile werden die Elektroden vor dem Verschließen lose eingesetzt. Jedoch sind die kritischen Abstände zwischen den Elekiroden durch die Axialausdehnung der Kolbenteile bestimmt. Die Genauigkeit dieses Montageverfahrens wird also durch die Präzision der Axialausdehnung (Längsausdehnung in Richtung der Kolbenachse) der Kolbenteile bestimmt. Die erforderliche kritische Dimensionierung ist jedoch sowohl schwierig und teuer zu erzielen als auch zu reproduzieren.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Montieren einer Elektronenröhre werden diese Probleme weitgehend vermieden und die Kosten beträchtlich verringert.
  • Erfindungsgemäß wird zur Montage von obengenannten Röhren zur Ausrichtung der Elektroden und der Kolbenteile eine Montage- und Lötlehre verwendet, die nach der Lötung entfernt wird. Die Lehre verfügt über mehrere koaxiale Abschnitte für die Kolbenteile und mehrere konzentrische Abstands= halter, die den genauen Abstand zwischen den Elektroden bestimmen. Die Abstandshalter ragen durch eine Öffnung am einen Ende in das Innere des Kolbens. Die Kolbenteile und das Röhrensystem sind von einer Seite in die koaxialen Abschnitte und die Abstandshalter der Lehre eingeordnet. Diese Teile werden zu einer Einheit zusammengelötet, so daß nur die Öffnung am Kolbenende übrigbleibt.
  • Ein Verfahren zum Montieren einer Elektronenröhre mit Elektrodenanschlüssen an beiden .Stirnseiten des aus mehreren Teilen bestehenden Röhrenkolbens sowie mit konzentrisch ineinander angeordneten rohrförmigen Elektroden, wobei die zu montierenden Elektroden im Kolben axial zentriert und anschließend über Halterungen mit mindestens einem Teil des Röhrenkolbens verlötet werden, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß für das Zentrieren der Elektroden und Kolbenteile eine nach dem Verlöten wieder zu entfernende Montage- und Lötlehre mit mehreren koaxialen Abschnitten für die Kolbenteile und mit konzentrischen, die genauen Elektrodenabstände bestimmenden Abstandshaltern; die durch eine Öffnung an der einen Stirnseite des Kolbens in diesen hineinragen, verwendet wird, daß die Kolbenteile, die Elektroden mit ihren Halterungen und die Elektrodenanschluß- und Stützdrähte in entsprechender Reihenfolge von einer Seite her in die koaxialen Abschnitte und auf die Abstandshalter der Lehre eingesetzt werden und daß schließlich diese Teile zu einer Einheit miteinander verlötet werden, so daß nur die Öffnung an der Stirnseite des Kolbens frei bleibt.
  • Bei dem Montageverfahren gemäß der Erfindung gehen die axialen Abmessungen der Kolbenteile nicht in die Elektrodenabstände ein. Außerdem sind weniger große ringförmige Verschmelzungen nötig als bei den bekannten Montageverfahren. Die nach einem Verfahren gemäß der Erfindung gebaute Röhre enthält nur einen einzigen Keramikkolbenteil, der an beiden Enden mit metallenen Kolbenteilen verbunden und geschlossen ist, an denen- das Röhrensystem befestigt ist. .So kann die Keramik-Metall-Verbindung getrennt von der Elektrodenmontage vorgenommen werden, und die Elektroden ihrerseits können durch einen einzigen Hartlötungsvorgang an den Metallteilen des Kolbens montiert werden.
  • Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht auch eine weitgehende Montage der Röhre vor dem Einbau der aktiven Kathodenschicht, so daß die Montage des Röhrensystems bei einem Hartlötvorgang mit hoher Temperatur ohne Gefahr für die Kathodenschicht durchgeführt werden -kann. Nach der Lötung wird die Kathode dann durch eine bei relativ niedriger Temperatur ausgeführte Verbindung im Kolben angebracht. Durch die Erfindung wird also eine verhältnismäßig einfache Röhrenmontage ermöglicht, bei der die Ausrichtung der Elektroden und ihre Abstände unabhängig von der Kolbenstruktur - oder Toleranzen der Kolbenteile, die das Röhrensystem tragen, sind.
  • Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine gemäß der Erfindung montierte Röhre, F i g. 2 einen Längsschnitt durch eine Lötlehre, die bei der Montage und beim Verlöten bestimmter Teile der in F i g. 1 dargestellten Röhre verwendet werden kann, und _ F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Lötlehre, ähnlich wie in F i g. 2; zur Montage bestimmter Teile einer anderen Röhre, die nach einem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt werden kann.
  • Die in F i g.1 dargestellte Röhre 10, die als Gitterbasistriode verwendet werden kann, enthält einen Kolben 12, der eine rohrförmige Keramikhülse 14 umfaßt, deren Stirnflächen in parallelen Ebenen senkrecht zur Längsachse des Kolbens liegen. Der untere Teil des Kolbens umfaßt ein elektrisch leitendes, rohrförmiges Unterteil 16 aus Metall, dessen oberes Ende 17 vakuumdicht mit der einen Stirnfläche der Keramikhülse 14 verbunden ist. Das rohrförmige Teil 16 ist mit einer Lagebestimmungsschulter 19 zur Lagerung einer keramischen Sockelplatte 22 während der Montage versehen, und das Teil 16 endet in zwei gegenüberliegenden, in Achsrichtung verlaufenden Orientierungslaschen 24, 25. Die Orientierungslaschen 24, 25 erleichtern das Einsetzen der Röhre in eine Fassung, und sie besitzen in Umfangsrichtung verschiedene Abmessungen, so daß eine eindeutige Orientierung der Röhre bezüglich der Fassung ge= währleistet ist. Die keramische Sockelplatte oder -scheibe 22 ist mit einer Anzahl von Löchern 28 versehen, durch die eine Anzahl von Elektrodenanschluß- und Stützdrähten 30 vakuumdicht geführt ist.
  • Das andere Ende des Kolbens umfaßt eine Anodenkappe 34, die am einen Ende einen Flansch 36 aufweist, der mit der rohrförmigen Keramikhülse 14 verbunden ist. Die Anodenkappe 34 ist in der Nähe des Flansches 36 mit einer Schulter 37 und am anderen Ende mit einem Flansch 39 versehen. Zum Verschließen der- Öffnung 40 dient ein Anodenkappenverschlußteil 42. Der Verschlußteil 42 ist etwa topfförmig geformt und mit einem querverlaufenden Flansch 43 versehen, der an dem Flansch 39 der Anodenkappe 34 anliegt und vakuumdicht mit dieser verbunden ist. Während des noch zu beschreibenden Evakuierungsvorganges richtet sich das Verschlußteil 42 selbsttätig bezüglich der Öffnung 40 ein. Aus ebenfalls noch zu beschreibenden Gründen ist es wünschenswert, daß das Verschlußteil 42 verhältnismäßig klein und leicht ist. Das Verschlußteil kann deshalb auch aus einer kleinen flachen Kreisscheibe bestehen, eine solche Scheibe kann sich jedoch nicht selbsttätig einrichten, wie das dargestellte Verschlußteil 42.
  • Im Inneren des Kolbens befinden sich eine Anode 46, ein Gitter 48 und eine Kathode 50. Die Anode 46 und das Gitter 48 sind rohrförmige Elemente mit offenen Enden, die Kathode 50 umfaßt ein offenendiges, zylindrisches Tragröhrchen 51, auf dem sich eine kappenförmige Kathodenhülse 52 befindet, die mit einer emissionsfähigen Schicht versehen ist. Die Anode 46 ist mit der Anodenkappe über eine ebene Ringscheibe 58 verbunden. Die Ringscheibe 58 umfaßt einen Teil der Anode und ist an der Schulter 37 der Anodenkappe befestigt. Das Gitter 48 ist an einem radial ausladenden, napfförmigen Flansch 60 angebracht, der mit einem anderen ebenen ringscheibenförmigen Teil 62 verbunden ist, das seinerseits an der Innenwand des rohrförmigen Teiles 16 befestigt ist. Der Flansch 60 ist mit einem rohrförmigen Mittelteil 63 versehen, das eine nach innen gebogene Lippe 64 aufweist. Der Flansch 60 umfaßt ferner eine Querlippe 66 am Außenrand, die an der Scheibe 62 anliegt. Das Kathodentragröhrchen 51 ist auf einem Flansch 70 montiert, der ähnlich wie der Flansch 60 geformt ist und von drei Leitern 30 getragen wird, die in Bohrungen 28 in der Keramikscheibe 22 reichen. Einer oder mehrere der Leiter 30 können als Kathodenanschlüsse dienen; aus Gründen, auf die später noch eingegangen werden wird, sollen vorzugsweise alle drei Leiter zu diesem Zwecke verwendet werden. Innerhalb des Kathodentragröhrchens 51 befindet sich ein gewendelter Heizfaden 72, dessen Enden an zwei weitere durch die Keramikscheibe reichende Leiter 30 elektrisch angeschlossen sind und von ihnen abgestützt werden. Wie später noch erläutert werden soll, werden alle Verbindungen zwischen den Teilen des Kolbens durch Hartlöten ausgeführt, wobei hauptsächlich Kupfer als Lot verwendet wird.
  • F i g. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung herstellbaren Röhre, die sich teilweise montiert und zum Verlöten fertig innerhalb einer Lehre 175 befindet. Die Röhre 110 ist eine Gitterbasistetrode mit einem Steuergitter 148, einem Schirmgitter 149 und einer Anodenanordnung 135, die eine offenendige Anode 146 umfaßt, die im Preßsitz in ein offenendiges rohrförmiges Oberteil 134 eingepaßt ist. Das Steuergitter wird jedoch hier von einem Flansch 170 getragen, der an geraden Einführungs- bzw. Stützleitern 130 befestigt ist, die in die Keramikscheibe eingeschmolzen sind. Im übrigen entspricht die Röhre der Röhre 10 in F i g. 1.
  • Bekanntlich ist die kritischste Elektrodenkapazität bei Röhren für sehr hohe Frequenzen die Kapazität zwischen der Anode und dem Steuergitter. Bei den Röhren 10 und 110 ist diese Kapazität wegen des großen Abstandes zwischen den die Anode und das Gitter halternden Teilen klein. Bei der Röhre 110 ergeben außerdem der Schirmgitterflansch 160 und die flanschartige Ringscheibe 162 in Kombination mit dem elektrisch daran angeschlossenen rohrförmigen Teil 116 eine sehr wirksame Abschirmung zwischen dem Steuergitterflansch 170 und der Anodenanordnung 135.
  • Die Induktivität der Elektroden der Röhren 10 und 110 ist ebenfalls klein. Bekanntlich ist die Induktivität der Elektroden umgekehrt proportional dem Querschnitt der Elektrodenanschlüsse. Die rohrförmige Anodenkappe 34 der Röhre 10 stellt einen großflächigen Anschluß der Anode 46 dar; das rohrförmige Teil 16 einen großflächigen Anschluß für das Gitter 48 und die drei Leiter 30 ergeben zusammen einen Kathodenanschluß mit verhältnismäßig großem Querschnitt. Bei der Röhre 110 ergeben sich entsprechend große Anschlußquerschnitte für die Elektroden mit der Ausnahme, daß hier das Steuergitter 148 über Sockelstifte 130 angeschlossen ist.
  • Obwohl nicht dargestellt, können zusätzliche, mit den Enden verbundene, isolierende bzw. leitende rohrförmige Teile zwischen der Anodenkappe und dem leitenden rohrförmigen Unterteil vorgesehen werden. Derartige Konstruktionen ermöglicht die Verwendung zusätzlicher durch Teile der Kolbenwand abgestützter Elektroden.
  • Zur Montage der in F i g.1 dargestellten Röhre kann die in F i g. 2 dargestellte Lehre 75 verwendet werden. Die Lehre 75 umfaßt ein hohles, im wesentlichen zylindrisches Außengehäuse 76. Die Innenwand der Lehre 75 ist so geformt, daß drei rohrförmige, koaxiale Abschnitte 77, 78, 79 gebildet werden, die so bemessen sind, daß sie im Gleitsitz die Anodenkappe 34, die keramische Hülse 14 bzw. das leitende Unterteil 16 aufnehmen können. In der Mitte der Lehre befindet sich eine Vorrichtung 82, die einen Mittelzapfen 83, einen inneren Lehrenzylinder 84, einen inneren Abstandshalter 85, einen äußeren Lehrenzylinder 86 und einen äußeren Abstandshalter 87 umfaßt. Der innere und der äußere Lehrenzylinder 84 bzw. 86 reichen ein Stück über die oberen Enden des Mittelzapfens 83 und der Abstandshalter 85, 87 hinaus, so daß die oberen Oberflächenteile der Lehrenzylinder zur Aufnahme der Teile der Röhre freiliegen.
  • Wie F i g. 2 zeigt, ist die Vorrichtung 82 zur Aufnahme und Halterung des Kathodentragröhrchens 51, des Gitters 48 und der Anode 46 in einem bestimmten gegenseitigen Abstand bestimmt. Der Innendurchmesser des inneren Lehrenzylinders 84 und des äußeren Lehrenzylinders 86 sind so bemessen, daß sie genau in das Gitter 48 bzw. die Anode 46 hineinpassen. Die Wanddicke des inneren Lehrenzylinders 84 bestimmt damit den Abstand zwischen dem Kathodentragröhrchen 51 und dein Gitter 48. In entsprechender Weise bestimmt die Wanddicke des äußeren Lehrenzylinders 86 und des inneren Abstandshalters 85 den Abstand zwischen dem Gitter 48 und der Anode 46. Der Mittelzapfen 83 und die Abstandshalter 85, 87 sind mit abgestuften Enden 90, 91, 92 und 93 versehen und bestimmen damit die axiale Lage der Anode 46, des Gitters 48, des Kathodentragröhrchens 51 bzw. der Heizwendel 72. Die Vorrichtung 75 besteht aus einem Werkstoff, der durch Kupfer nicht benetzt wird, z. B. aus einer Legierung, deren wesentlichste Bestandteile Aluminium, Molybdän, Zirkon und Eisen sind.
  • Das Herstellungsverfahren kann folgendermaßen verlaufen: Vor der Montage der Röhre in der Vorrichtung 75 werden bestimmte Röhrenteile mit Metallüberzügen versehen, um das Verlöten der Röhre in der noch zu beschreibenden Weise zu erleichtern. Die ringscheibenförmigen Teile 58 und 62 und die Flansche 60, 70; die bei diesem Ausführungsbeispiel aus Stahl bestehen, werden mit Lot in Form eines Kupferüberzuges einer Dicke von etwa 25 bis 75 #tm versehen. Der Kupferüberzug kann durch irgendein bekanntes Verfahren aufgebracht werden; um die gesamte Oberfläche dieser Teile mit einer Kupferschicht zu versehen, hat sich jedoch Elektroplattieren als zweckmäßigstes Verfahren erwiesen. Die Keramikscheibe 22 wird am Umfang 95 und an den Wänden der Löcher 28 mit Molybdän metallisiert. Ein zweckmäßiges Verfahren zur Herstellung dieser Metallschichten besteht darin, die gesamte Scheibe durch irgendein bekanntes Metallisierungsverfahren mit Molybdän zu überziehen und dann die Metallschicht von den ebenen Flächen der Scheibe an den Stellen, wo sie nicht gebraucht werden, abzuschleifen. Die Stirnflächen der rohrförmigen Keramikhülse 14 werden ebenfalls zuerst mit Molybdän metallisiert und dann mit einer zusätzlichen Kupferschicht einer Dicke von etwa 50 bis 75 j,m versehen.
  • Nachdem bestimmte Teile der Röhre auf die beschriebene Weise vorbereitet worden sind, werden alle Teile der Röhre mit Ausnahme des Anodenkappenverschlußteiles 42 und der Kathodenhülse 52 in in der Vorrichtung 75 zusammengesetzt.
  • Zur Montage der Teile wird die Vorrichtung 75 mit dem offenen Ende nach oben aufgestellt, und zuerst wird die Anodenkappe 34 eingesetzt. Wie F i g. 2 zeigt, ermöglicht es die öffnung 40, die Anodenkappe in die Lehre so einzusetzen, daß sie die Halterungs- Vorrichtung 82 umgibt. Anschließend wird die Anode 46 in die Vorrichtung eingebracht und auf den Zylinder 86 aufgeschoben. Nun wird die zur Anode gehörige Ringscheibe 58 auf die Anode 46 gesteckt, so daß sie nach unten fallen kann, bis der Außenrand 97 der Scheibe auf der Schulter 37 der Anodenkappe aufliegt. Es ist nicht erforderlich, daß die Ringscheibe 58 sehr genau um die Anode 46 paßt. Dasselbe gilt auch für die Passung zwischen der Ringscheibe 58 und der Schulter 37. Da die Lage der Anode bezüglich der anderen Elektroden der Röhre ausschließlich durch die Lehrenzylinder bestimmt wird, sind weder für die Ringscheibe noch für die Anodenkappe enge Toleranzen erforderlich. Da die Scheibe 58 sich mit der Schulter 37 überlappt, ist ein selbsttätiges Einrichten der Scheibe gewährleistet.
  • Bei der in F i g. 3 dargestellten Röhre 110 wird keine Ringscheibe in der Anode verwendet, die Anode 146 befindet sich vielmehr im Preßsitz innerhalb der Anodenkappe 3.34, wie beschrieben wurde: Die Relativlage der Anode 146 bezüglich der anderen Röhrenelektroden hängt bei der in F i g. 3 dargestellten Anordnung also nur vom Innen- und Außendurchmesser der Anodenkappe 134 ab. Die Passung des Flansches 136 der Anodenkappe 134 bezüglich der Keramikhülse 114 ist ebenfalls nicht kritisch, da diese Passung die Orientierung der Anode innerhalb der Vorrichtung 175 nicht beeinflußt. Bei der Montage wird also die Relativlage der Anode und der Anodenkappe bezüglich der anderen Röhrenelektroden ausschließlich durch eine einzige Lötlehre oder -Vorrichtung 75 oder 175 bestimmt, und die Relativlage ist unabhängig von den Abmessungen der übrigen Teile des Kolbens und deren Toleranzen.
  • Bei der in Verbindung mit Fig.2 beschriebenen Montage der Röhre läßt man als nächstes die Keramikhülse 14 in die Vorrichtung 75 auf den Flansch 36 der Anodenkappe 34 fallen. Auch hier müssen weder die Abmessungen der Keramikhülse 14 noch des Flansches 36 der Anodenkappe 34 in engen Toleranzen gehalten werden, da diese Teile des Kolbens keinen Einfluß auf die Lage oder Ausrichtung der Elektroden haben.
  • Anschließend werden das Gitter 48 und der zugehörige Flansch 60 in die Vorrichtung eingesetzt; das Gitter paßt ziemlich genau auf den inneren Lehrenzylinder 84. Zur Vereinfachung der Handhabung können Gitter 48 und Flansch 60 vorher auf einem nicht dargestellten Transportdorn zusammengesetzt und dann in die Lehre eingeführt werden. Die Passung des rohrförmigen Teils 63 des Flansches 60 bezüglich des Gitters ist verhältnismäßig genau, und nach Entfernen des Transportdorns aus der Vorrichtung bleiben Gitter und Flansch zurück, wobei der letztere auf dem Ende des Gitters ruht. Das lippenförmige Teil 64 innerhalb des rohrförmigen Teils 63 dieses Flansches 60 dient zur Abstützung und Orientierung des Flansches bezüglich des betreffenden Endes des Gitters.
  • Anschließend läßt man das leitende Unterteil 16 in die Vorrichtung auf die obere Stirnfläche der Keramikhülse 14 fallen. Das ringscheibenförmige Teil 62 wird in das rohrförmige Teil 16 eingesetzt, der Außenrand 202 der Ringscheibe 62 liegt an der Innenwand des Teiles 16 an. Die Scheibe 62 gleitet nach unten, bis sie das Randteil 66 des Flansches 60 erreicht. Es ist ersichtlich, daß die Abmessungen des Gitterflansches 60, der Gitterringscheibe 62 und des rohrförmigen Teils 16 genausowenig_ innerhalb enger Toleranzen liegen müssen, wie die Ringscheibe 58 zur Halterung der Anode und der Anodenkappe 34. Ein sicheres und selbsttätiges Angreifen der Ringscheibe 62 am Flansch 60 ist dadurch gewährleistet, daß das innere Teil 201 der Ringscheibe sich mit dem Randteil 66 überlappt. Da die Abstände des Gitters 48 von der Anode 46 und dem Kathodenröhrchen 51 ausschließlich durch die Lehre 75 bestimmt werden, ist es nicht erforderlich, daß der Flansch 60, die Ringscheibe 62 oder das rohrförmige Teil 16 irgendwelche Justierfunktionen erfüllen.
  • Nach dem Einsetzen der Scheibe 62 werden das Kathodentragröhrchen 51 und sein Halteflansch 70, wie dargestellt, in. die Lötlehre eingesetzt. Zur Vereinfachung der Handhabung können Flansch und Kathodentragröhrchen ebenfalls vorher auf einem Transportdorn zusammengesetzt werden. Dann wird die Keramikscheibe 22 in das rohrförmige Teil 16 eingeführt, bis sie auf der Schulter 19 aufliegt. Vorher wurde jedoch der Heizfaden 72 mit zwei Leitern 30 verbunden, die sich durch Bohrungen 28 der Keramikscheibe erstrecken. Die restlichen Leiter 30 läßt man dann durch die Bohrungen 28 der Keramikscheibe fallen, bis sie auf dem Kathodenflansch 70 aufliegen.
  • Wie bereits erwähnt, sind zwei Orientierungslaschen 24, 25, vorgesehen, um das Einsetzen der Röhre in eine Fassung zu erleichtern. Da eine eindeutige Zuordnung der Kontakte der Fassung zu den Röhrenelektroden erforderlich ist, müssen die Keramikscheibe 22 und die sie durchsetzenden Bohrungen 28 eine bestimmte Winkellage bezüglich der Orientierungslaschen 24, 25 einnehmen. Beim Einsetzen der Keramikscheibe 22 während der Herstellung der Röhre wird sie entweder von Hand oder durch nicht dargestellte mechanische Mittel richtig bezüglich der Orientierungslaschen 24,- 25 orientiert, und es ist daher erforderlich, eine Drehung der Scheibe zu verhindern. Eine einfache Möglichkeit, die Orientierung der Scheibe zu erhalten, bestände darin, die Keramikscheibe 22 im Paß- oder Preßsitz in das rohrförmige Teil 16 einzupassen. Es ist jedoch sehr schwierig, Keramikteile mit engen Toleranzen herzustellen. Um ein Verdrehen der Scheibe 22 bezüglich des rohrförmigen Teils 16 zu verhindern, wird daher ein Lotring 205 vorgesehen, der im Preßsitz an der Innenwand des rohrförmigen Teils 16 anliegt und satt auf der oberen Seite der Keramikscheibe 22 aufliegt. Der Lotring 205 hat also eine doppelte Funktion, er verhindert ein Verdrehen der Keramikscheibe 22 und liefert das Lot zur Verbindung des Außenrandes 95 der Keramikscheibe mit der Innenwand des rohrförmigen 'eils 16. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Umfangsfläche der Scheibe 22 mit einer Schicht einer solchen Dicke zu überziehen, daß der Gesamtdurchmesser geringfügig größer ist als der Innendurchmesser des rohrförmigen Teils 16. Da Kupfer ein verhältnismäßig weicher Werkstoff ist, kann die Scheibe 22 dann im Preßsitz in das rohrförmige Teil 16 eingesetzt werden. Dabei entfallen dann auch die Kosten für den Lotring 205. Zum Verlöten der Leiter 30 mit der Keramikscheibe 22 und dem Flansch 70 sind, wie dargestellt, Lotringe 207 vorgesehen.
  • Wenn auf diese Weise die gesamte Elektronenröhre 10 mit Ausnahme der Anodenverschlußkappe 42 und der Kathodenhülse 52 montiert ist, wird die beschickte Lötvorrichtung 75 in: einen. Wasserstoffofen gebracht und erhitzt, bis das Kupferlot auf den verschiedenen Röhrenteilen und das Lot der Ringe schmilzt und fließt, so daß die erforderlichen Lötverbindungen gebildet werden.
  • Es ist nicht erforderlich, daß genau und sorgfältig kontrollierte Passungen zwischen den Scheiben 58, 62 und den mit diesen zu verlötenden Teilen vorhanden sind. Infolge von Kapillaritätskräften fließt das geschmolzene Lot von einem Berührungspunkt beider Teile in die Zwischenräume zwischen diesen und füllt diese auch an den-Stellen aus, wo sich die Teile nicht berühren. Es hat sich :gezeigt, daß bei Ringscheiben 58, 62 .und Flanschen 60, 70 aus Stahl., einem rohrförmigen Leiter 16 und einer Anodenkappe 34 aus einem Nickelstahl und einer Anode 46 aus Nickel und mit Kupfer als Lot einwandfreie Lötverbindungen erhalten- werden, auch wenn die Zwischenräume eine Größe bis zu 50 oder 75 #tm haben.
  • Obgleich= verschiedene Lotringe 205,- 207 verwendet werden können, Kuin, das: erforderliche Lot bei der Herstellung der Röhre 10 bereitzustellen, kann durch die Verwendung vonZupferüberzügen auf Teilen der Röhre, insbesondere auf der Keramikhülse 14;-vermieden werden; da4 .Lotringe an anderen Stellen erforderlich werden, .;so daß die Kosten so gering wie möglich gehalten werden.
  • Die: Verwendung-"einer kupferplattierten Keramikhülse 14 ist dadurch möglich,._daß die Lötlehre aus einer durch Kupfer rieht benetzbaren Legierung gemacht wird.- Die b-Aannten Lötlehren bestehen im allgemeinen aus einer Chrom-Nickel. Legierung. Da Chrom-Nickel -duxc-Kupfer benetzt :wird, war es bisher nicht mögligh,#. das Lot als Schicht auf die Enden von Teilen,:-wyie die Keramikhülse 14, aufzubringen. Die Halterungszylinder, bekannter Montagelehren müssenauc4 notwendigerweise kürzer bemessen-werden als,-die gehalterten Elektroden; um zu verhindern, daß die Elektrodenhalterungsfiansche an den Lehrenzylindern angelötet werden. Durch die Verwendung einer nicht benetzbaren Lötlehre können längere - Halterurngszylinder verwendet werden, die eine positivere) und. genauere Halterung der Elektroden gewährl,esten. - -Nach dem Verlöten der einzelnen Teile der Röhre läßt man die Leh_ re. _erkalten und entnimmt dann die verlötete Röhre. Ein spezieller Vorteil der beschriebenen Montagemethode besteht darin, daß eine Beschädigung der empfindlichen Elektroden durch eine nachfolgende Manipulation weitgehend vermieden wird, da der Röhrenkolben 12 gleichzeitig mit den Röhrenelektroden montiert wird. Bei der Entfernung der Röhre aus der Lehre ist beispielsweise die Anodenkappe 34 das letzte Teil, das das Halterungsteil verläßt. Die Gefahr, daß die Röhre bezüglich der Vorrichtung 75 geneigt oder gekippt wird, bevor die Elektroden von den Halterungszylindern abgezogen sind, wird dadurch weitgehend ausgeschaltet.
  • Vor dem Evakuieren und endgültigen Abdichten der Röhre 10 wird die Kathodenkappe 52 (F i g.1) durch die Öffnung 40 der Anodenkappe 34 eingeführt und auf das obere Ende des Kathodentragröhrchens 51 aufgesteckt. Anschließend läßt man den Verschlußdeckel 42 in die Öffnung 40 fallen, während sich die Röhre 10 in der aufrechten Lage befindet; die Form des Verschlußteiles 42 gewährleistet eine selbsttätige Einrichtung innerhalb der Öffnung. Ein nicht dargestellter Lotring wird zwischen dem Flansch 43 und der Lippe. 39 vorgesehen, oder andererseits kann auch das Verschlußteil vorher mit einem geeigneten Lotwerkstoff überzogen werden: Das zum Verlöten des Verschlußteiles 42 mit der Anodenkappe 34 verwendete Lot muß einen niedrigeren Schmelzpunkt als Kupfer haben und kann beispielsweise :aus einer Nickel-Gold-Legierung bestehen. Hierdurch wird vermieden, daß die vorher unter Verwendung von Kupfer gebildeten Lötverbindungen beim Verlöten des-Verschlußteiles wieder erweichen und sich lösen.
  • Die nun fertigmontierte Elektronenröhre wird in einen Vakuumofen gebracht, in dem die Metallteile der Röhre entgast, die Kathodenkappe 52 am Kathodentragröhrchen 51 angesintert, .die emissionsfähige Kathodenschicht aktiviert und die Röhre 10 evakuiert werden. Die Temperatur des .Ofens wird dann so weit' erhöht, daß das Nickel-Gold-Lot schmilzt und das Verschlußteil 42 vakuumdicht mit der Anodenkappe 34 verlötet wird. -Das oben -beschriebene Verfahren weist wesent= liche Vorteile gegenüber Verfahren auf, bei denen zuerst eine aus einer keramischen Verschlußplatte und den auf dieser gelagerten Elektroden bestehende Untereinheit montiert ' und verlötet wird und anschließend. eine zweite Untereinheit, die einen Kolben mit -einem rohrförmigen Leiterteil, eine keramische Isolierhülse-und- eine Anodenanordnung, deren Ende verschlossen ist, durch Verlöten. tiergestellt wird:'Die zwei Untereinheiten müssen dann- dadurch zu einer ganzen .Röhre zusammengesetzt werden, = daß das Elektrodensystem koaxial in den. Kolben eingesetzt wird,"-während die keramische Abschlußscheibe aneiner inneren Schulter. innerhalb- des leitenden roter= förmigen Teiles anliegt und aus dieser ruht. An, schließend wird die Röhre evakuiert, und die in der Röhre enthaltenen. Gase müssen durch den Zwischenraum zwischen der keramischen Verschlußplatte und dem rohrförmigen Leiterteil ,entweichen. Nach dem Evakuieren wird die Keramikscheibe vakuuiridicht mit dem rohrförmigen"Teil verschmolzen.
  • Bei diesem zweistufigen. Verfahren ist ein Evakuierungskanal zwischen der Keramikscheibe und der Schulter des rohrförmigen Kolbenteils erforderlich, und es hat sich erwiesen, daß dieser oft verengt öder verschlossen ist; so daß ein schnelles -und vollständiges Evakuieren der Röhre verhindert wird. Versuche, diese Schwierigkeit zu beseitigen, bringen in der Praxis wieder andere Nachteile mit sich.
  • Bei einer solchen zweistufigen Verlötung müssen die Abmessungen aller Zwischenteile des Kolbens ebenso wie die Lage der Elektroden des Systems bezüglich der Keramikscheibe in engen Toleranzen gehalten werden, da die Anode an dem rohrförmigen Leiterteil am entgegengesetzen Ende des Kolbens befestigt ist, wie die Kathode und die Gitterhalterungen. Es ist aber, wie bereits erwähnt worden ist, schwierig, Keramikteile mit engen Toleranzen herzustellen, und es ist ferner aus wirtschaftlichen Gründen unerwünscht, bei den anderen Kolbenteilen enge Toleranzen einhalten zu müssen.
  • Bei dem hier beschriebenen Verfahren entfallen diese Probleme jedoch. Infolge der Verwendung von rohrförmigen Teilen mit offenen Enden kann praktisch die ganze Röhre auf einmal in einer Lehre montiert werden. Da es einfach ist, die Teile in die Lehre einzubringen und da sich die Teile selbst ausrichten, läßt sich das Verfahren auch leicht automatisieren. So hat sich beispielsweise gezeigt, daß es leichter ist, feste und zuverlässige Verbindungen zwischen den Keramikscheiben und rohrförmigen Leiterteilen herzustellen; da die Lötverbindungen des Elektrodensystems und der Keramikscheibe mit dem Kolben gleichzeitig hergestellt werden, ist es nämlich möglich, für praktisch alle Verbindungen Kupferlot zu verwenden. Kupfer ist ein billiges und zufriedenstellendes Lotmaterial zum Hartverlöten der verschiedeneu Teile des Elektrodensystems, und es ist außerdem das beste bisher bekannte Material zum Verlöten von Keramik und Metall. Bei dem beschriebenen Verfahren entfällt daher die Notwendigkeit, z. B. Kupfer als Lot für das Elektrodensystenz und irgendein anderes niedriger schmelzendes Lot, das teurer und weniger gut ist, für die Verbindung der Keramikscheibe mit dem Kolben zu verwenden, was notwendig ist, wenn das Elektrodensystem und die Keramikscheibe nacheinander verlötet werden.
  • Ein weiterer Vorteil, der sich aus der Tatsache, daß die Keramikscheibe vor dem Auspumpen fest verlötet wird, ergibt, besteht darin, d'aß die Röhre in aufrechter Stellung evakuiert werden kann und es möglich ist, die Kathodenhülse 52 lose auf das Kathodentragröhrchen 51 aufzusetzen, während früher ein genauer Paßsitz erforderlich war. Durch den Paßsitz wurde aber die Montage verlangsamt, und die Wanddicke des Kathodentragröhrchens durfte einen gewissen Betrag nicht unterschreiten, da sonst die nötige mechanische Festigkeit für einen Paßsitz mit der Kathodenhülse 52 nicht gewährleistet war. Um eine hohe Wirtschaftlichkeit im Betrieb zu erreichen, hat es sich gezeigt, daß unter gewissen Umständen extrem dünne Kathodentragröhrchen zweckmäßig sind.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Montieren einer Elektronenröhre mit Elektrodenanschlüssen an beiden Stirnseiten des aus mehreren Teilen bestehenden Röhrenkolbens sowie mit konzentrisch ineinander angeordneten rohrförmigen Elektroden, wobei die zu montierenden Elektroden im Kolben axial zentriert und anschließend über Halterungen mit mindestens einem Teil des Röhrenkolbens verlötet werden, dadurch gekennzeichnet, daß für das Zentiieren der Elektroden und Kolbenteile eine nach dem Verlöten wieder zu entfernende-Montage- und Lötlehre (75) mit- mehrereu koaxialen Abschnitten (77, 78, 79) für die Kolbenteile und mit konzentrischen, die ,genauen Elektrodenabstände bestimmenden Abstandshaltern (84 bis 87), die durch eine Öffnung (40) an der einen Stirnseite des Kolbens in diesen hineinragen, verwendet wird, daß die Kolbenteile (14, 16, 22, 34), die Elektroden (46, 48, 51, 72) mit ihren Halterungen (58, 60, 62, 70) und die Elek-=trodenanschluß- und Stützdrähte (30) in ent= sprechender Reihenfolge von einer Seite her in die Koaxialabschnitte und auf die Abstandshalter der Lehre eingesetzt werden und daß schließlich diese Teile zu einer Einheit miteinander verlötet werden, so daß nur die Öffnung (40) frei bleibt (F i g. 2).
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (46) über eine Anodenhalterung (58) direkt mit einem aus Metall bestehenden Kolbenteil (34) verbunden wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenteil (34) eine zylindrische Außenfläche nennenswerter Länge aufweist, die von einer entsprechend geformten Ausnehmung der Lehre (75) aufgenommen wird und die beim Herausziehen der Lehre nach dem Verlöten ein Verkanten der Lehre gegenüber der verlöteten Einheit verhindert.
  4. 4. Verfahren zum Herstellen einer Röhre, die nach einem Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen montiert ist, dadurch, gekennzeichnet, daß die verbundene Einheit umgedreht wird, daß das offene Ende des Kolbens und der Anodenkappe lose verschlossen wird und daß die Röhre dann evakuiert und das offene Ende vakuumdicht verschlossen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 904 087, 911306; USA.-Patentschriften Nr. 2 697 796, 2 880 349; »Elektronik«, Jg. 9, 1960, S. 350; »Funkschau«, Bd. 31, 1959, H.16, S. 778 bis 780.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE904087C (de) * 1944-06-06 1954-02-15 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung einer Elektronenroehre mit keramischer Gefaesswand
DE911306C (de) * 1944-06-06 1954-05-13 Siemens Ag Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Entladungsroehre mit keramischer Wand
US2697796A (en) * 1948-07-13 1954-12-21 Eitel Mccullough Inc Electron tube structure
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