DE1514491C - Elektronenstrahlerzeugungssystem und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Strahlerzeugungssystem Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be-

für mit hohen Spannungen arbeitende elektrische Ent- steht deshalb darin, durch besondere konstruktive ladungsgefäße, bei denen Elektroden von ebener und/ Ausbildung der Hälterüngselemente und durch bepder zylindrischer Form hintereinander angeordnet sondere Abschirmung diese gegen ein Bedampfen von und von einem die Elektroden umschließenden Trä- 5 Teilen des Strahlerzeugungssystems her zu schützen gerrohr auch hochwertiger Oxydkeramik gehaltert sind. und dadurch die geschilderten Nachteile zu ver-

Es sind Konstruktionen bekanntgeworden, nach meiden. Erleichtert wird die Lösung dieses Problems denen die als Kreisringscheiben oder Rotationskörper durch die Tatsache, daß in Röhren, bei denen in dieausgebildeten und längs des Strahlweges angeordneten ser Hinsicht besonders kritische Verhältnisse vorElektroden innerhalb des Entladungsgefäßes in einem io liegen, meist mehr Platz als sonst üblich für den gestreckten Rotationskörper aus Isolierstoff gehaltert Systemaufbau zur Verfügung steht. Erreicht wird werden, dessen Achse mit der des Elektrodensystems diese Lösung bei einem im ersten Absatz beschriezusammenfällt. Die Elektroden werden dabei mit benen Strahlerzeugungssystem nach der Erfindung einem Rand versehen, so daß sie die Form etwa einer dadurch,- daß das Trägerrohr an seiner äußeren Kappe haben. Der Rand ist federnd ausgebildet, so 15 Mantelfläche Metallteile als Tragelemente zum Bedaß die Elektroden unter allen Umständen festsitzen. festigen der Halterungsteile der im Innern des Träger-Das jeweilige Trägerrohr der bekannten Konstruk- rohres jeweils mit Abstand zur Trägerrohrwand antionen besteht entweder aus Keramik oder normalem geordneten Elektroden aufweist, und daß diese Trag-Glasrohr. Bei Verwendung von Keramikröhren müs- elemente derart angebracht sind, daß ihre Befestisen diese ausgedreht und mit Stufen versehen werden, 20 gungsstellen mit dem Keramikträgerrohr von keiner gegen die sich die Blenden anlegen. Einfacher ist die der Elektroden des Erzeugungssystems aus gesehen Verwendung von Glasröhren, die nicht abgesetzt zu werden können.

werden brauchen, wenn sie aus einem Präzisionsrohr Mit besonderem Vorteil bildet man die Tragbestehen, elemente als Tragringe aus, die in ihrer Anzahl der

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform 25 Elektrodenanzahl entsprechen und die auf dem eines Elektronenstrahlerzeugungssystems sind in dem Trägerrohr parallel zueinander angeordnet werden, betreffenden längsgeteilten Trägerkeramikrohr als Sie werden mit Vorteil aus einem der Keramik Elektroden Innenmetallisierungen vorgesehen und zu einigermaßen gut angepaßten Material bestehen. Sie diesem Zweck Vorsprünge und Vertiefungen durch können so ausgebildet sein, daß ein Teil des Ringes Fräsen und Schleifen herausgearbeitet worden. Trotz- 30 einen etwas größeren Innendurchmesser als der dem läßt sich die Gefahr einer Bedämpfung im Be- . übrige Ring hat, etwa nach Art einer hinterdrehten trieb auf der Keramikwand zwischen zwei Elektroden Stirnfläche oder eines Winkelprofils als Querschnitt, nicht völlig vermeiden, wie eine Maßnahme, nämlich so daß der Ring beim Aufbringen auf die Keramik durch zusätzlich eingedrehte Gewindegänge die teilweise einen geringen Abstand zur Keramik hin auf-Kricchwegc zu verlängern, vermuten läßt. Im übrigen 35 weist, der zusätzlich einen weiteren Bedampfungsist diese Art der Herstellung eines Elektronenstrahl- schutz bietet. Zweckmäßigerweise wird man diese erzeugungssystems sehr aufwendig und in der Praxis Aussparungen alle nach einer Seite hinweisen lassen, entsprechend kostspielig. nämlich entgegengesetzt der Richtung, aus der even-

Diese bekannten Anordnungen, aber auch solche, tuell eine Aufdampfung erfolgen könnte,
bei denen die einzelnen Elektroden an mehreren 4° Im Fall von zwei besonders überschlagsgefährdurchgehenden Isolierhaltestäben mit entsprechenden deten Elektroden läßt man die jeweils benachbarten Halterungen so befestigt sind, daß die Berührungs- beiden Tragringe mit ihren ausgesparten Stirnseiten stellen zwischen den Halterungen und den Halte- aufeinander zuweisen, wenn die Beanspruchung bei stäben vom Strahlerzcugungssystem aus nicht zu den übrigen Elektroden entsprechend weniger groß sehen sind, haben insbesondere im Hinblick auf die 45 ist. Die Ringe können geschlossen sein, falls es nicht Anwendung hoher Spannungen den wesentlichen vorgesehen ist, d. h. nicht erforderlich ist, das System Nachteil, daß ihre Isolation ungenügend ist und vor mit Hochfrequenzenergie auszuglühen, und auch allen Dingen im Betrieb noch erheblich verschlech- dann, wenn"die Ringe vom eigentlichen Elektrodentert werden kann. system genügend weit entfernt angebracht sind. Sie

Bei Strahlerzeugungssystemen, insbesondere für 5° können jedoch auch mindestens einmal geschlitzt hohe Spannungen und wenn außerdem äußerste An- sein, so daß sich bei einer Hochfrequenzbchandlung forderurigen an die Isolationsströme gestellt werden in ihnen keine Kreisströme ausbilden. In einem solmüssen, treten mannigfaltige Störungen auf, insbeson- chen Fall kann man in besonders vorteilhafter Weise dere dadurch, daß aus der Kathode oder aus anderen die Ringe auch durch Rollen aus entsprechendem Metallteilen des Strahlerzeugungssystems elektrisch 55 Bandmaterial hersteljen. Am Umfang jedes einzelnen leitende Stoffe verdampfen, die sich auf dem Isola- Tragringes werden vorzugsweise drei Halteschienen lionsmaterial, das sich zwischen den Befestigungs- von insbesondere U-förmigem Profil zur Halterung stellen der Elektroden befindet, niederschlagen kön- für die jeweils zugeordnete Elektrode angeschweißt nen. Auch bei geeigneter Vorbehandlung läßt sich oder -gelötet und an deren Enden über Querverbinnichl jede derartige Verdampfung ausschalten. Dar- 60 duhgsteile die im Tnnern des Trägerrohres angeordüber hinaus bilden sich während des Betriebes der nele jeweilige Elektrode mit deren unmittelbaren Röhre aus gasförmigen Komponenten Reaktions- Halterungsteil befestigt. Die Halteschienen sind am produkte, die sich ebenfalls auf den einzelnen Isola- Umfang "eines jeweiligen Ringes entsprechend vertoren niederschlagen können. ^; setzt befestigt, so daß genügend Halteschienen für

'Eine weitere Ursache für Isolationsfehlcr besteht 65 jede einzelne Elektrode, aber auch für eine große Andarin, daß einzelne "'Elektroden thermisch emittieren, zahl von Elektroden am Trägerrohr angebracht werso daß es erforderlich ist, deren Temperatur im Be- den können,
trieb möglichst niedrig zu hallen. Es können aber, auch mehr Ringe, als der Anzahl

Claims (14)

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   der Elektroden entspricht, derart vorgesehen sein, daß Elektrode 3 gleichmäßig am Umfang des betreffenden die zusätzlichen Ringe ohne zur Befestigung von Tragringes verteilte U-Schienen vorgesehen. Es kann Halteschienen nur nach Art von Blindringen als aber auch Fälle geben, in denen je nach Platz nur Schutzringe dienen, indem sie z. B. zwischen die Trag- eine oder zwei bzw. bei besonders stabiler Halterung ringe zweier solcher gefährdeter Elektroden zwischen- 5 mehr als drei Halteschienen vorgesehen sind. Die gefügt sind und durch Anlegen geeigneter Spannung Halteschienen werden unten nach innen abgebogen, einen eventuell sich ausbildenden Isolationsstrom wobei durch eventuell zusätzliche Schweißung für geunterbinden, nügende Stabilität gesorgt wird. Es ist gleichgültig, ob

   Zweckmäßigerweise hat von den auf dem Träger- beispielsweise die ganze Schiene nach innen führt,

   rohr parallel zueinander angeordneten Ringen, unab- io wenn z. B. im Innern genügend Raum zur Verfügung

   hängig von ihrer Verwendung als Tragelement oder steht oder ob die Verlängerung nach innen mit den

   als Schutzring, der jeweils nächstfolgende untere Ring sogenannten Querverbindungen 4, z. B. nur von einem

   in Richtung zum benachbarten Entladungsgefäßende Seitenflügel des U-Profils oder als Blech angebracht

   hin einen kleineren äußeren Durchmesser, so daß die wird. Es können auch die Schienen für gleiche Elek-

   jeweils am Umfang eines Ringes befestigten parallel 15 troden zusammengeführt und zur Erhöhung der Sta-

   zur Systemachse geführten Halteschienen keinen wei- bilität verbunden werden.

   teren anderen Ring als ihren Befestigungsring (Trag- Die einzelnen Elektroden, z. B. Blenden des Strahlring) berühren. erzeugungssystems, sind derart ausgebildet, daß sie

   Eine weitere Ausführungsform unter Verwendung ebenfalls stabile metallische nach unten ragende

   eines Keramikträgerrohres, die in manchen Fällen 20 Halterungsteile 5 aufweisen. Dies kann beispielsweise

   besonders geeignet sein kann, aber nicht die vorher dadurch geschehen, daß an der betreffenden Elek-

   beschriebene hohe Isolationssicherheit bietet, besteht trode, z.B. Blende 7, selber Löcher 8 angebracht sind,

   darin, daß das Keramikträgerrohr stellenweise mit in die Molybdänstäbe S angebracht und z. B. durch

   Löchern versehen ist, durch die ohne Berührung Schweißen verbunden sind. Zylinderförmige Elektro-

   Stifte gesteckt sind, die an der Außenseite des Kera- 25 den werden zu diesem Zweck z. B. mit einem

   mikrohres an einer Metallkappe befestigt sind. Die Flansch 9 versehen, in dem die erwähnten Löcher 8

   Metallkappen sind dazu besonders geformt und ihrer- und darin die betreffenden Halterungsteile 5 an-

   seits im geschlossenen Weg auf dem Keramikzylinder gebracht sind.

   an entsprechend metallisierten Stellen aufgelötet. Die Beim Verfahren zum Herstellen eines beschriebe-Stifte können im Innern des Keramikrohres noch mit 30 nen Strahlerzeugungssystems werden die einzelnen einer Abschirmung versehen werden, in dem etwa Elektroden in bekannter Weise auf einen Zentrierschirmförmige Hülsen über die Stifte gesteckt werden, stift in einer Zentrierlehre unter Zwischenfügen von so daß von innen her der Isolationsweg im Innern der Abstands- und Zentrierteilen aufgesteckt und gehal-Kappe auf der Außenseite des Keramikrohres immer tert und dann mit einer Lehre zusammen in das bedampfungsfrei bleibt. Abschirmungen von Elektro- 35 Trägerrohr in die endgültige Lage der Elektroden den gegeneinander, wie im vorher beschriebenen Fall, eingeführt und danach durch Schweißen in Argonkönnen allerdings bei dieser Ausführungsart nur auf atmospäre oder Löten die einzelnen Verbindungen wesentlich umständlichere Art vorgesehen werden. zwischen den Halterungsteilen und den Elektroden

   Die Erfindung wird an Hand der in den Figuren hergestellt und anschließend, gegebenenfalls nach rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele 4° einer Zwischenglühung, die Lehre mit dem Zentriernäher erläutert. Teile, die nicht unbedingt zum Ver- stift wieder entfernt. Um teilbare Abstands- bzw. ständnis der Erfindung beitragen, sind darin fort- Zentrierstücke, wie sie für den Zusammenbau in der gelassen oder unbezeichnet geblieben. Lehre benötigt werden, leichter entfernen zu können,

   In den Fig. 1 und 2, die einen Axial- bzw. einen können die einzelnen Blenden unterschiedlich hin-

   Querschnitt in Untersicht eines Ausführungsbeispieles 45 sichtlich ihrer äußeren Kreisform derart beschnitten

   eines Strahlerzeugungssystems darstellen, und bei dem sein, daß sich z. B. im wesentlichen eine Dreiecks-

   die Tragelemente aus Ringen bestehen, sind auf dem form ergibt.

   Trägerrohr 1 aus z. B. Aluminiumoxyd beispielsweise In Fig. 3 ist der Querschnitt von einem Ausvier Tragringe 2 festgelötet, die alle nach oben hin führungsbeispiel wiedergegeben, bei dem an Stelle weisende hinterdrehte bzw. ausgesparte Stirnflächen 50 von Tragringen Metallkappen vorgesehen sind. Durch haben. Sie bestehen aus Molybdän oder einem sonsti- das Trägerrohr 11 sind von außen radial nach innen gen der Keramik gut angepaßten Metall. Sie sind ge- Stifte 13 gesteckt, die jeweils an einer Metallkappe 12 schlossen oder für den Fall, daß eine HF-Behandlung am äußeren Umfang des Keramikrohres 11 nach entin unmittelbarer Nähe erforderlich ist, mindestens sprechender Metallisierung aufgelötet sind. Im Innern einmal geschlitzt. Die Dicke der Ringe, d. h. der 55 des Trägerrohres sind an den Stiften 13 die unmittel-Durchmesser ihres äußeren Zylindermantels nimmt baren Halterungsteile 15 der jeweiligen Elektrode und von Ring zu Ring nach unten hin, d. h. zum benach- damit über diese die Elektrode selber befestigt. Gegen barten Entladungsgefäßende hin, derart ab, daß z. B. ein eventuell schädliches Bedampfen können im eine am oberen Ring befestigte Halteschiene 3 keinen Innern des Trägerrohres in Form von etwa pilzweiteren der auf dem Keramikträgerrohr befestigten 60 förmigen Buchsen 20 Abschirmungen auf den einzelunteren Ringe berührt, so daß diese, gegebenenfalls nen Stiften 13 vorgesehen werden. Dadurch soll eranalog mit zwei weiteren Halteschienen zusammen, reicht werden, daß der Isolationsweg im Innern der die einzige Berührungsstelle zwischen der betreffen- Metallkappe 12 auf der Außenseite des Keramikden Elektrode und dem Keramikrohr über dem be- rohres 11 ständig bedampfungsfrei bleibt,
   treffenden Tragring darstellt. Befestigt ist nämlich die 65

   betreffende Elektrode 6 jeweils über Querverbin- Patentansprüche:

   dungsteile 4 mit ihren unmittelbaren Halterungs- 1. Elektronenstrahlerzeugungssystem für mit

   teilen 5. Im allgemeinen werden zur Halterung einer hohen Spannungen arbeitende elektrische Ent-

   ladungsgefäße, bei denen Elektroden von ebener und/oder zylindrischer Form hintereinander angeordnet und von einem die Elektroden umschließenden Trägerrohr aus hochwertiger Oxydkeramik gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerrohr an seiner äußeren Mantelfläche Metallteile als Tragelemente zum Befestigen der Halterungsteile der im Innern des Trägerrohres jeweils mit Abstand zur Trägerrohrwand angeordneten Elektroden aufweist, und daß diese Tragelemente derart angebracht sind, daß ihre Befestigungsstellen mit dem Keramikträgerrohr von keiner der Elektroden des Erzeugungssystems aus gesehen werden können.
2. 2. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente aus einem der Keramik gut angepaßten Metall bestehen und außen auf das Trägerrohr an entsprechend metallisierten Stellen festgelötet sind.
3. 3. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente aus geschlossenen oder mindestens einmal geschlitzten Ringen bestehen, deren äußere Mantelfläche im wesentlichen zylindrisch ist und zum Befestigen von Halterungsteilen dient.
4. 4. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außer den als Tragelemente dienenden Ringen ein oder mehrere weitere von Halterungsteilen freie Ringe etwa gleicher Form als Schutzringe nach Art von Blindringen vorgesehen sind.
5. 5. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den als Tragelemente dienenden Ringen jeweils eine Stirnseite hinterdreht oder ausgespart ist.
6. 6. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß von den Schutzringen eine oder beide Stirnseiten hinterdreht oder ausgespart sind.
7. 7. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe so angeordnet sind, daß alle ausgesparten Stirnseiten sich von einer möglichen Aufdampfquelle abwenden.
8. 8. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei benachbarten Elektroden, deren gegenseitige Isolation besonders gefährdet ist, die ausgesparten Stirnseiten aufeinander zu weisen.
9. 9. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang jedes einzelnen Tragringes wenigstens drei Halteschienen von U-förmigem oder ähnlichem Profil zur Halterung für die jeweils zugeordnete Elektrode angeschweißt oder -gelötet sind und daß an deren Enden über Querverbindungsteile die im Innern des Trägerrohres angeordnete Elektrode mit ihren unmittelbaren Halterungsteilen befestigt ist.
10. 10. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß von den auf dem Trägerrohr zueinander parallel angeordneten Ringen unabhängig von ihrer Verwendung als Tragelement oder als Schutzring der jeweils nächstfolgende untere Ring in Richtung zum benachbarten Entladungsgefäßende hin einen kleineren Außendurchmesser hat, so daß die jeweils am Umfang eines Ringes befestigten parallel zur Systemachse geführten Halteschienen keinen weiteren anderen Ring als ihren Befestigungsring (Tragring) berühren.
11. 11. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragelemente aus mehreren, außen auf das Trägerrohr aufgelöteten Metallkappen bestehen, die je einen zentralen, radial durch ein genügend großes Loch in der Keramikwand ins Innere hineinragenden Stift aufweisen, und daß an jeweils drei einander zugeordneten Stiften die betreffende Elektrode mit ihren unmittelbaren Halterungsteilen befestigt ist.
12. 12. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die radial nach innen durch das Trägerrohr hindurchragenden Stifte der Metallkappen zum Abschirmen gegen Bedampfung im Inneren des Keramikrohres vor dem betreffenden Loch mit einer schirmförmigen Buchse versehen sind.
13. 13. Verfahren zum Herstellen eines Elektronenstrahlerzeugungssystems nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elektroden von einem Zentrierstift in einer Zentrierlehre unter Zwischenfügen von Abstands- und Zentrierteilen aufgesteckt und gehaltert werden, dann mit der Lehre in das Trägerrohr bis zur endgültigen Lage der Elektroden eingeführt werden, sodann durch Schweißen in Argonatmosphäre oder Löten die einzelnen Verbindungen zwischen den Halterungsteilen und den Elektroden hergestellt werden und anschließend, gegebenenfalls nach einer Zwischenglühung, die Lehre mit dem Zentrierstift und den Abstands- und Zentrierteilen wieder entfernt werden.
14. 14. Elektronenstrahlerzeugungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Elektroden gegebenenfalls eine von der Kreisform abweichende Form besitzen, die zum Herausnehmen einer während der Montage die Elektroden haltenden Lehre mit Zentrierstift und mit den dazugehörigen Abstands- und Zentrierteilen geeignet ist.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen