DE1490097C3 - Verfahren zur Herstellung eines Hohlleiters zur Verwendung bei sehr kurzen Wellen und nach diesem Verfahren hergestellter Hohlleiter für Wellenlängen unter 3 mm - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- as lung von Hohlleitern zur Verwendung bei sehr kurzen Wellen, wie Hohlraumresonatoren und Wellenleiter für Wellenlängen unter 3 mm, die aus getrennten, durch Diffusion miteinander verbundenen Metallteilen aufgebaut sind.

Da die Höhlungen in solchen Leitern äußerst genaue Abmessungen haben müssen, ist es insbesondere bei Wellenlängen unter wenigen Millimetern nahezu unmöglich, diese Höhlungen durch Bohren oder Ausstecken zu erzielen.

Es ist bekannt, den Leiter dann aus mehreren getrennten Metallteilen aufzubauen, die einzeln sehr genau bearbeitet werden können. Nach einem bekannten Verfahren werden die Teile vergoldet und aufeinandergelegt und durch Druck und mäßige Erhitzung durch Diffusion des Goldes bei einer Temperatur miteinander verbunden, die niedriger als die Schmelztemperatur des Goldes ist. Es ergibt sich aber, daß die Verbindung solcher vergoldeten Teile nicht besonders fest ist und auch die Abmessungen nicht besonders genau werden. Außerdem kann infolge des hohen auf die Teile auszuübenden Drucks Verformung auftreten.

Nach einem weiteren bekannten Verfahren werden Kupferteile mit einer dünnen Schicht aus Metallpulver bedeckt, die aus Phosphorkupfer besteht, wodurch bei etwa 15 Minuten dauernder Erhitzung in Wasserstoff bei etwa 800° C Diffusion auftritt. Dabei werden die Abmessungen durch die zwischenliegende Pulverschicht beeinflußt.

Um dies zu vermeiden, kann das mit Pulver bedeckte Metall gegebenenfalls vorgewalzt werden. Das Verfahren ist dann aber verwickelt.

Nach wieder einem anderen bekannten Verfahren werden die Metallteile ziemlich roh mechanisch bearbeitet (mit einer Genauigkeit von 25 Mikron) und anschließend elektrolytisch mit Kupfer überzogen, bis die richtigen Abmessungen erzielt sind. Die miteinander zu. verbindenden Flächen werden dann feingeschliffen und anschließend durch Diffusion miteinander verbunden, worauf die sich porös erweisenden Schweißstellen noch auswendig durch Löten vakuumdicht gemacht werden.

Bei allen diesen Verfahren bleibt eine deutliche Übergangszone in der Diffusionsschicht bestehen, was für die Festigkeit, die Hochfrequenzleitung oder die Vakuumdichtheit nachteilig sein kann. Insbesondere ergibt sich, daß polierte Oberflächen nicht ohne weiteres durch ,Diffusion vakuumdicht miteinander verbunden werden, da offensichtlich Schleifpaste in die Oberfläche des Metalls eindringt und eine poröse Übergangsschicht verursacht.

Es wurde festgestellt, daß die erwähnten Nachteile völlig vermeidbar sind und eine Diffusionsschweißung erzielt werden kann, die ohne weiteres vakuumdicht ist und die gleiche Festigkeit aufweist wie das Material des Leiters selbst,- wenn nach der Erfindung die durch Diffusion miteinander zu verbindenden Oberflächen vorher durch zerspanende Bearbeitungen optisch glatt und flach gemacht sind.

Es ergibt sich, daß nach wenigen Minuten dauernder Erhitzung bei 1000° C (oder nach einstündiger Erhitzung bei 475° C) bei Verbindung von Kupferteilen nahezu keine Übergangszone mehr vorhanden ist; sogar durch Schleifen und Ätzen kann die Übergangszone nahezu nicht mehr sichtbar gemacht werden, und der ganze Leiter besteht aus einem homogenen Kupferstück, in dem sich die Höhlungen oder Kanäle befinden. Die Abmessungen können daher äußerst genau sein.

Das optisch glatte Abdrehen oder Fräsen der Metallteile kann mittels einer besonderen, käuflich erwerblichen Dreh- oder Fräsbank erfolgen. Diese gestattet eine Bearbeitung einer Metallfläche mit solcher Genauigkeit, daß die Unebenheiten an der Oberfläche kleiner als 1 Mikron sind.

Bei der Herstellung entlüfteter Hohlraumresonatoren ist es möglich, die Teile aufeinander zu legen und schwach anzudrücken. Während der üblichen, etwa 1 Stunde dauernden Erhitzung bei etwa 475° C beim Pumpen und Entgasen des Materials werden die Teile ohne weiteres durch Diffusion miteinander verbunden.

Es ist an sich bekannt, optisch polierte Teile aus Glas, Keramik oder Metall aufeinander zu legen und durch Diffusion zu verbinden, jedoch die in die Oberfläche eindringende Schleifpaste bildet, wie gesagt, eine poröse Übergangszone, die weniger widerstandsfähig ist und, bei Verwendung von Metallen, keine vakuumdichte Verbindung gewährleistet.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der ein Schnitt durch einen aus zwei Tei^ len aufgebauten Hohlraumresonator dargestellt ist, bevor diese Teile miteinander verbunden sind.

Der Hohlraumresonator besteht aus zwei Kupferteilen 1 und 2, wobei der Hohlraum 3 mittels eines Stempels in den Leiter 1 eingedrückt ist. Die Flächen 4 der Teile 1 und 2 sind mittels einer besonderen Fräsbank optisch glatt und flach gefräst, so daß die Höhe der Höhlung 3 genau festgelegt ist.

Die Unebenheiten an den Flächen 4 betragen höchstens 0,5 Mikron. Der zylinderförmige Hohlraum 3 hat einen Querschnitt von 0,6 mm und eine Höhe von 0,15 mm. Die Teile 1 und 2 werden mit ihren Flächen 4 aufeinandergelegt und unter geringem Druck einige Minuten lang in Wasserstoff bei etwa 1000° C erhitzt. Die Übergangszone 4 verschwindet nahezu vollständig, da der Kristallwuchs quer durch die Grenzfläche hindurch erfolgt, so daß sogar durch Ätzen kaum mehr eine Grenzfläche nachweisbar ist. Der dargestellte Hohlraumresonator ist für einen Fre-

quenzvervielfacherklystron für Wellenlängen von 0,9 mm geeignet

' Es ist einleuchtend, daß auch verwickelte Hohlleiter auf diese Weise ohne Lötverbindungen aufgebaut werden können, wobei der Leiter schließlich praktisch aus nur einem homogenen Metallstück mit Höhlungen besteht Im allgemeinen wird reines Kupfer als Material für den Leiter gewählt, jedoch das Verfahren nach der Erfindung ist auch bei anderen Metallen anwendbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Hohlleiters zur Verwendung bei sehr kurzen Wellen, der aus getrennten Metallteilen aufgebaut ist, die durch eine Diffusionsschweißung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander zu verbindenden Oberflächen vorher durch zerspanende Bearbeitungen optisch glatt und flach gemacht sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den zu verbindenden Oberflächen vorhandenen Unebenheiten kleiner als 1 μ sind.

3. Hohlleiter für Wellenlängen unter 3 mm, der gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 hergestellt ist.