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"Verfahren zum Evakuieren und Entgasen einer Elektronenröhre"
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Evakuieren und Entgasen einer Elektronenröhre,
insbesondere einer Elektronenröhre mit Fotokathode, bei dem die Röhre an einer Vakuumpumpe
auf einen Enddruck evakuiert und eine bestimmte Zeitdauer erhitzt (Ausheizen) wird.
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Bei der Herstellung von abgeschlossenen Vakuumsystemen, insbesondere
Elektronenröhren, ist es erforderlich, die Innenteile und Innenwandung des Vakuumsystems
zu entgasen und von einer anhaftenden Wasserhäut zu befreien. Zu diesem Zweck ist
es allgemein üblich und bekannt, solcheVakuumsysteme eine bestimmte Zeit lang einer
erhöhten Temperatur auszusetzen (Ausheizen), solang diese Vakuumsysteme noch an
die Vakuumpumpe angeschlossen sind und bevor der vakuumdichte Abschluß der Systeme
erfolgt.
Bei Elektronenröhren, die Werkstoffe mit hohem Dampfdruck
aufweisen, können nur verhältnismäßig niedrige Ausheiztemperaturen-angewendet werden,
was die Lebensdauer und die Wirkungsweise solcher Röhren nachteilig beeinflußt.
Diese Nachteile machen sich besonders bei Elektronenröhren bemerkbar, die Fotokathoden
besitzen, die Materialien mit hohem Dampfdruck, wie z. B, Wismut oder Antimon, aufweisen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin, ein
neuartiges Verfahren zum Evakuieren und Entgasen von Elektronenröhren, insbesondere
von Elektronenröhren mit Fotokathoden, vorzusehen, das die Herstellung verbesserter
Elektronenröhren gestattet, Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß während
des Erhitzungsvorganges der Druck in der Röhre auf einem Wert gehalten wird, der
höher ist als der Enddruck, auf den die Röhre nach erfolgtem Erhitzungsvorgang ausgepumpt
wird.
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Die vorliegende Erfindung fußt auf Ergebnissen von Untersuchungen,
die gezeigt haben, daß für die Wirksamkeit des Entgasungsprozesses die Höhe der
angewendeten Entgasungstemperatur von größerer Bedeutung ist als der in der Röhre
herrschende
Druck, Es hat sich gezeigt, daß ein Entgasen bei dem maximalen Unterdruck in der
Röhre und geringerer Temperatur weniger wirkungsvoll ist als ein Entgasen bei einer
hohen Temperatur und einem Druck in der Röhre, der höher ist als der maximale Unterdruck,
auf den die Röhre üblicherweise ausgepumpt wird.
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Das Wesen der Erfindung besteht demgemäß darin, ein neuartiges Verfahren
zum Evakuieren und Entgasen einer Elektronenröhre vorzusehen, das zum mindesten
in zwei Verfahrensabschnitten verläuft, wobei der eine Verfahrensschritt in dem
Ausheizprozess bei einem höheren Druck und der andere darauffolgende Verfahrensschritt
in dem Auspumpen der Röhre auf den endgültig gewünschten Druck besteht. Der zu wählende
Druck während des Ausheizens richtet sich nach der gewünschten Ausheiztemperatur
und demjenigen Material innerhalb der Röhre, das den höchsten Dampfdruck besitzt.
Dabei wird während des Ausheizen# ein solcher Druck in der Röhre hergestellt, daß
das Material mit dem höchsten Dampfdruck bei der gewünschten Ausheiztemperatur noch
nicht nennenswert verdampft. Nach erfolgtem Ausheizungsprozess, der je nach Röhrenart
mehrere Minuten oder mehrere Stunden dauern kann, wird nach erfolgter oder bei gleichzeitiger
Abkühlung
die Röhre auf den endgültig gewünschten Druck, z. B.
auf einen Druck von 10 ~? bis 10m8 Torr ausgepumpt. Der während des Ausheizens herrschende
Druck kann-beispielsweise bei etwa 10-5 Torr liegen. Es hat sich gezeigt, daß ein
solcher in der Röhre herrschendeemittlerer Druck vollständig ausreichend ist, um
ein wirkungsvolles Entgasen der Röhre zu erzielen.
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Während bisher das Ausheizen bei dem gewünschten Enddruck in der Röhre
vorgenommen wurde und man sich bezüglich der Ausheiztemperatur nach dem in der Röhre
herrschenden Druck und den Röhrenmaterialien richtete, geht man bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren von der gewünschten Ausheiztemperatur und den Röhrenmaterialien aus und
richtet sich bezüglich des Druckes während der Ausheizzeit-nach diesen gegebenen
Werten. Das führt zu einem mindestens zweistufigeh Verfahren, das den Vorteil besitzt,
daß man eine wesentlich erhöhte Güte des Vakuums der fertigen Röhre erzielt.
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Anhand des nachfolgend beschriebenen Herstellungsverfahrens einer
Bildwandlerröhre mit Fotokathode, das ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
darstellt, wird der Anmeldungsgegenstand nachfolgend näher erklärt.
Die
zu evakuierende und zu entgasende Bildwandlerröhre besitzt eine Fotokathode, die
Wismut-oder Antimonantei:le, also Metalle enthältg die einen sehr hohen Dampfdruck
besitzen. Der gewünschte Enddruck in der Röhre soll nach erfolgtem Auspumpen etwa
10-7 bis 10-8 Torr betragen Die Röhre wird in üblicher Weise an eine Vakuumpumpe
angeschlossen und zunächst in nörmaler Weise ausgepumpt. Da es im, allgemeinen schwierig
sein wird-, einen bestimmten mittleren Druck einzuhalten, kann das Auspumpen zunächst
auf einen Wert erfolgen, der in der Nähe des gewünschten Enddruckes liegt, Gemäß
einer Weiterbildung der Erfindung befindet sich deshalb an der Pumpvorrichtung ein
Ddsierventil, das eine dosierte Belüftung des Hochvakuumkreises gestattet, Mit Hilfe
dieses Dosierventils wird nun eine dosierte Belüftung des Unterdruckkreises vorgenommen,
und zwar in der Weise, daß die Pumpe anhaltend weiterbetrieben wird, jedoch über
dieses Dosierventil eine gewisse Menge Außenluft ansaugt. Durch Regelung des Dosierventils
läßt sich nun in einfacher Weise ein bestimmter gewünschter Unterdruck einstellen,
der über längere Zeit aufrechterhalten werden kann. -
Bei dem bevorzugt
beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ermittelt, daß der Druck in der Röhre beim
Ausheizen nicht viel niedriger sein darf als etwa 10-5 Torr, damit bei der gewünschten
Ausheiztemperatur von etwa 430o C ein Abdampfen des in der Fotokathode der Röhre
enthaltenen Antimons verhindert wird. Nachdem also mit Hilfe des Dosierventils ein
Unterdruck in der Röhre von etwa 10'5 Torr eingestellt wurde., wird die Röhre in
der gewünschten Zeit, z. B. 2 bis 3 Shunden lang, der genannten Ausheiztemperatur
ausgesetzt, Kührend dieser Zeit arbeitet sowohl die Pumpe als auch das Dosierventil
laufend, so daß der eingeregelte Zwischendruck in der Röhre aufrechterhalten wird.
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Nach erfolgtem Ausheizen wird die Temperatur der Röhre reduziert und
dann das Dosierventil geschlossen, so daß nunmehr das Auspumpen der Röhre auf den
endgültig gewünschten Druck von 10-7 bis 10'$ Torr erfolgt. Ist dieser Enddruck
erreicht, wird die Röhre vakuumdicht abgeschlossen, z. B. abgeschmolzen.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestattet a ! :jo ,
bei der be pchriebenen Röhre eine Ausheiztemperatur,von i@l@=;i° 4000 C anzuwenden.
Bei den bisher Üblichen VerfahrtDn,
bei denen die Röhre bei Enddruck,
also bei etwa 10-? bis 'to- 8 Torr ausgebeizt wurde, konnten lusheixtemperaturen
von höehtens 320° C angewendet werden. Obwohl man bei den bisher üblichen Verfahren
längere Ausheizzeiten, z. B. Ausheizzeiten von 8 Stunden anwendete um die Wirkung
der Entgasung zu verbessern, war der.erzielte Effekt wesentlieh geringer als bei
der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, das also auch den Vorteil besitzt,
da$ der Ausheizprozess ein..: kizrzere Zeit erfordert. D. h. mit anderen
Wortenx das Innere einer erfindungsgemäß hergestellten Röhre war wesel-lLtlich besser
entggat als das Innere einer-Röhre, die nach den bislang üblichen Verfahren hergestellt
worden war, obwohl die Ausheizzeit bei Anwendung des erfindungsges93en Verfahrens
auf etwa die Hälfte reduziert worden war.: