DE1566028C

DE1566028C - High-frequency tubes with a resistance layer on the high-frequency line

Info

Publication number: DE1566028C
Authority: DE
Inventors: Los Altos C ahf Feinleib Morris (V St A)
Original assignee: Vanan Associates, Palo Alto, Calif (V St A)
Publication date: 1971-09-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenzröhre mit einer metallischen Hochfrequenzleitung und einer Schicht aus Widerstandsmaterial auf dieser Hochfrequenzleitung, mit der hochfrequente Energie auf der Hochfrequenzleitung absorbiert wird.The invention relates to a high-frequency tube with a metallic high-frequency line and a Layer of resistance material on this high-frequency line, with the high-frequency energy on the radio frequency line is absorbed.

Derartige Röhren sind bekannt (deutsche Patentschrift 893695); es sind auch Hochfrequenzröhren bekannt, bei denen eine Schicht aus Widerstandsmaterial auf anderen Teilen als der Hochfrequenzleitung, selbst innerhalb des Wechselwirkungsraumes angeordnet ist (USÄ.-Pateritschrift 2 880 120). ;■Such tubes are known (German Patent 893695); they are also high frequency tubes known in which a layer of resistance material on parts other than the radio frequency line, even within the interaction space is arranged (USÄ.-Pateritschrift 2 880 120). ; ■

Bei den bisher bekannten Widerstandsschichten Jn Hochfrequenzröhren trat die Schwierigkeit auf, daß die Haftung der Widerständsschicht unzureichend war, insbesondere neigte die Widerstandsschicht zum Abblättern, wenn die Röhre mehrmals erhitzt wurde, wie das beispielsweise- beim Ausheizen zur Erzielung des erforderlichen Vakuums notwendig ist. Im Betrieb der Anmelderin ist es bereits versucht worden und war möglicherweise allgemein bekannt, die mit Wider- ao Standsmaterial zu beschichtenden Flächen durch Sandstrahlen aufzurauhen, um die Haftung zu verbessern, der gewünschte Erfolg hat sich jedoch nicht oder wenigstens in nicht ausreichendem Maße eingestellt. · asIn the previously known resistance layers in high-frequency tubes, the problem arose that the adhesion of the resistance layer was insufficient, in particular the resistance layer tended to peel off, if the tube has been heated several times, such as - when baking out to achieve the required vacuum is necessary. It has already been tried in the applicant's company and it was possibly common knowledge that the surfaces to be coated with Wider ao stand material Sandblasting roughening to improve adhesion, but the desired success has not been achieved or at least not adjusted to a sufficient extent. · As

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, . eine Hochfrequenzröhre der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der dieses Abblättern der Widerstandsschicht nicht mehr auftritt, und diese Aufgabe wird ■ erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Oberfläche der metallischen Hochfrequenzleitung durch Aufsintern von .Metallpartikeln eine fest haftende poröse Metallschicht gebildet ist und daß die Wider-Standsschicht derart auf der porösen Metallschicht aufgebracht ist, daß das Widerstandsmaterial zumindest teilweise in die Poren der porösen Metallschicht eingedrungen ist.The invention is therefore based on the object. a high-frequency tube of the type mentioned at the beginning to create in which this peeling of the resistive layer no longer occurs, and this task becomes ■ according to the invention achieved in that on the surface of the metallic high-frequency line through On sintering of .Metallpartikel a firmly adhering porous metal layer is formed and that the resistance layer is applied to the porous metal layer in such a way that the resistance material at least has partially penetrated into the pores of the porous metal layer.

Die in die Poren der porösen Metallschicht eingedrungenen Teile der Widerstandsschicht ergeben eine formschlüssige Verbindung der Widerstandsschicht mit der porösen Metallschicht, die ihrerseits durch das Aufsintern mit der metallischen Ho'chfreqiienzleitung praktisch unlösbar verbunden ist. Auf diese Weise wird ein Abblättern oder anderes Ablösen der Widerstandsschicht zuverlässig verhindert. Zusätzlich ergibt sich noch der Vorteil, daß die Widerstandsschicht auf ' der Leitung befestigt werden kann, ohne daß die Leitung durch Sandstrahlen aufgerauht werden muß, so daß die mit einer solchen mechanischen "Bearbeitung verbundene Verformung der Leitungsteile auftritt, so daß sowohl der. Ausschuß in der Herstellung als auch das sonst notwendige Ausrichten von verformten Teilen nicht mehr notwendig ist. .The parts of the resistance layer which have penetrated into the pores of the porous metal layer result in a form-fitting connection of the resistance layer with the porous metal layer, which in turn is formed by the Sintering with the metallic high frequency line is practically inextricably linked. This will prevent peeling or other peeling of the resistive layer reliably prevented. In addition, there is the advantage that the resistance layer on ' the line can be attached without the line having to be roughened by sandblasting, so that the deformation of the line parts associated with such a mechanical "processing occurs, so that both the. Scrap in manufacturing as well the otherwise necessary alignment of deformed parts is no longer necessary. .

Die Technik des, Aufsinterns von porösen Metall- , :i schichten auf Metallteile ist ausreichend bekannt und braucht deshalb nicht mehr erläutert zu werden, es hat sich jedoch als zweckmäßig herausgestellt, daß der überwiegende Teil der die poröse Metallschicht bildenden Metallpartikeln einen Durchmesser von 10 bis 150 Mikron hat. Sie besteht vorzugsweise auf Kupfer, Nickel und/oder Eisen.The technique of sintering porous metal: i layers on metal parts is well known and therefore no longer needs to be explained, it has however, it has been found to be useful that the predominant part of the porous metal layer forming Metal particles are 10 to 150 microns in diameter. She preferably insists on copper, Nickel and / or iron.

Als Widerstandsmaterial kommen vor allem Aluminium, Chrom, Kobalt, Eisen, Nickel, Wolframkarbid und/oder Kohlenstoff' allein oiler in ,Legierung in Betracht. ■ Zum Aufbringen des Widerstandsmaterials stehen die üblichen Verfahren zur Verfügung, insbesondere Fhunrnensprühen, Aufmalen od. dgl.The main resistance materials are aluminum, chromium, cobalt, iron, nickel, and tungsten carbide and / or carbon 'alone oiler in, alloy into consideration. ■ For applying the resistance material The usual methods are available, in particular spraying fountains, painting on or the like.

L)io Hodifrequenzieitung besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus Kupfer, die anderen für,Hochfrequenzleitungen üblichen Materialien kommen jedoch ebenfalls in Frage.L) io frequency line exists in a preferred one Embodiment of the invention made of copper, the other materials customary for high-frequency lines however, are also possible.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigtThe invention will be explained in more detail with reference to the drawing; it shows

F i g. 1 einen schematischen ..Längsschnitt durch eine Mikrowellenröhre mit Merkmalen der Erfindung,F i g. 1 shows a schematic longitudinal section through a microwave tube with features of the invention,

F i g. 2 eine - auseinandergezogene perspektivische Darstellung eines in F i g. 1 mit der Linie 2-2 umschlossenen Hohlraumteils der Verzögerungsleitung,F i g. FIG. 2 is an exploded perspective view of one of FIG. 1 enclosed by line 2-2 Cavity part of the delay line,

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur VeranschauHchung eines, Verfahrens, das bei der Herstellung der Hochfrequenzröhre nach der Erfindung Anwendung finden kann,Fig. 3 is an illustrative flow chart a method used in the manufacture of the high frequency tube according to the invention can,

F ig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2 undFig. 4 shows a section along the line 4-4 in FIG and

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines zusammenmontierten Teils der Verzögerungsleitung nach F i g. 1.Fig. 5 is a perspective view of an assembled Part of the delay line according to FIG. 1.

In Fig. 1 ist eine an sich bekannte Mikrowellenröhre 1 dargestellt, deren Hochfrequenz-Verzögerungsleitung die Merkmale der Erfindung aufweist. Die Röhre 1 weist ein Elektronenstrahlerzeugersystem 2 auf, mit dem ein Elektronenstrahl 3 über einen vorgegebenen Strahlweg zu einem Strahlkollektor 4 hin geformt projiziert wird. Eine Anzahl Hochraumresonatoren 5, 6 und 7 sind längs des Elektronenstrahles 3 zur elektromagnetischen Wechselwirkung damit angeordnet. Eine Verzögerungsleitung 8 ist längs des Elektronenstrahles 3 zwischen dem Hohlraumresonator 7 und dem Kollektor 4 angeordnet. Eine elektrische Spule 9 umfaßt den Elektronenstrahls, die Hohlräume und die Verzögerungsleitung 8, um den Elektronenstrahl 3 von dem Elektronenstrahlerzeugersystem 2 zum Strahlkollektor 4 zu fokussieren. Über ein Koaxialleitungsstück IL kann Hochfrequenzenergie eingekoppelt und über den Hohlleiter 12 mit einem Mikrowellenfenster 13 ausgekoppelt werden.In Fig. 1, a known microwave tube 1 is shown, the high-frequency delay line has the features of the invention. The tube 1 has an electron gun system 2 on, with which an electron beam 3 over a predetermined beam path to a beam collector 4 is projected shaped. A number of high space resonators 5, 6 and 7 are along the electron beam 3 arranged for electromagnetic interaction therewith. A delay line 8 is arranged along the electron beam 3 between the cavity resonator 7 and the collector 4. An electric coil 9 comprises the electron beam, the cavities and the delay line 8 to receive the electron beam 3 from the electron gun system 2 to focus on the beam collector 4. High-frequency energy can be transmitted via a coaxial line section IL are coupled in and coupled out via the waveguide 12 with a microwave window 13.

Die Verzögerungsleitung 8 weist eine sogenannte. Kleeblatt-Struktur auf, die aus einer Anzahl induktiv gekoppelter Hohlraumresonatoren 14 besteht. Jeder Hohlraumresonator 14 besteht aus einer kleeblattförmigen Seitenwand 15 (vgl. F i g. 2), die an "den Enden mit Querwänden 16 abgeschlossen ist. Die Querwände 16 sind übliche Wände für benachbarte gekoppelte Hohlräume 14, und jede Wand besteht aus einer zentralen Öffnung 17 zum Durchlaß des Elektronenstrahls und acht radial gerichteten induktiven Koppelschlitzen 18, die winkelfnäßig gleichmäßig um den Umfang der Endwand 16 herum verteilt sind. Benachbarte Hohlraumresonatoren 14 sind winkelmäßig gegeneinander um 45° versetzt, um eine negative gegenseitige induktive Kopplung durch die Schlitze 18 .zu erhalten und eine Verzögerungsleitung für den raumharmonischen Grundwellen-Vorwärtsbetrieb mit hoher Belastbarkeit zu schaffen. .The delay line 8 has a so-called. Shamrock structure based on a number inductively coupled cavity resonators 14 consists. Each cavity resonator 14 consists of a clover-leaf-shaped side wall 15 (cf. FIG. 2), which is attached to the Ends with transverse walls 16 is completed. The transverse walls 16 are usual walls for adjacent ones coupled cavities 14, and each wall consists of a central opening 17 for the passage of the electron beam and eight radially directed inductive Coupling slots 18 which are angularly evenly distributed around the circumference of the end wall 16. Adjacent cavity resonators 14 are angularly offset from one another by 45 °, by a negative one mutual inductive coupling through the slots 18 .zu get and a delay line for the to create space-harmonic fundamental wave forward operation with high load capacity. .

Um unerwünschte Schwingungen in der Verzögerungsleitung bei hohen Leistungspegeln zu unterdrücken, sind die letzten sechs bis acht Hohlraumresonatoren 14,auf ihren Innenseiten mit einem Widerstands- oder Dämpfungsmaterial beschichtet, beispielsweise mit sogenanntem Kanthai A-I. Das Widerstandsmaterial dient dazu, hochfrequente Schwingungsenergie auf der Leitung zu absorbieren, so daß bestimmte.der möglichen störenden Schwingungsmodi stark belastet werden und somit diese Modi daran gehindert'werden, genügen;! Energie iiufzuspeicheni, u;n eine sich seihst anf;icheiuk: Schwingung zu onwiigen.To suppress unwanted oscillations in the delay line at high power levels, are the last six to eight cavity resonators 14, on their insides with a resistance or damping material coated, for example with so-called Kanthai A-I. The resistance material is used to generate high-frequency vibration energy to absorb on the line, so that certain of the possible disturbing vibration modes are heavily loaded and thus these modes are prevented from enough ;! Energy iiufzuspeicheni, u; n one begins itself; icheiuk: vibration to onwiigen.

In F i g. 3 ist ein Flußdiagramm dargestellt, das die einzelnen Schritte eines Verfahrens veranschaulicht, mit dem die Verzögerungsleitung 8 mit Widerstandsschicht für eine Hochfrequenzröhre nach der Erfindung hergestellt werden kann. Genauer gesagt,. die Teile 15 und 16 werden aus einem geeigneten thermisch und elektrisch leitenden Material, beispielsweise Kupfer, hergestellt..Sobald die End- und Seitenwände 15 und 16 hergestellt sind, die mit dem Widerstandsmaterial beschichtet werden sollen, werden sie ge- ίο säubert, um Fett und andere Oberflächenverunreinigungen zu beseitigen. Eine geeignete Säuberung wird durch übliche Entfettungs-Arbeitsgänge erreicht, beispielsweise eine Darnpfentfettung in Trichloräthylen, oder Ab-waschen der Teile mit Azeton. . - ■'■.'■ _; In Fig. 3 is a flow diagram illustrating the individual steps of a method with which the delay line 8 with resistive layer for a high-frequency tube according to the invention can be produced. More precisely ,. the parts 15 and 16 are made of a suitable thermally and electrically conductive material, for example copper. As soon as the end and side walls 15 and 16 are made, which are to be coated with the resistance material, they are cleaned to remove grease and other surface contaminants. A suitable cleaning is achieved by the usual degreasing operations, for example a steam degreasing in trichlorethylene, or washing the parts with acetone. . - ■ '■.' ■ _;

Nachdem die Teile gesäubert und getrocknet sind, werden sie mit einer Lage von pulverförmigen Metallpartikeln beschichtet, von denen der überwiegende Teil in einen Größenbereich von 10 bis 150 Mikron Durchmesser, vorzugsweise 25 bis 150 Mikron Durchmesser, fällt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Metallpartikeln aus dem gleichen Material wie der Teil, auf den sie aufgeschichtet werden. Bei einer kupfernen Hochfrequenzleitung bestehen die Partikeln also vorzugsweise aus .Kupfer. Andere Metallpartikeln können jedoch ebenfalls verwendet werden, beispielsweise Eisen- oder Nickelpartikeln. Diese Partikeln brauchen nicht aus einem reinen Metall zu bestehen, sondern können auch Oxyde oder andere Verbindungen der Metalle sein. Beispielsweise Pulver aus Kupferoxydul, Kupferoxyd, Nickeloxyd, Nickel-Phosphor-Legierung, Eisenoxyd usw. können statt oder in Verbindung mit Metallp.ulvern verwendet werden. .After the parts are cleaned and dried, they are covered with a layer of powdered metal particles coated, the vast majority of which range in size from 10 to 150 microns Diameter, preferably 25 to 150 microns in diameter, falls. In a preferred embodiment, the metal particles consist of the same material like the part they are piled on. In the case of a copper high-frequency line, the Particles therefore preferably made of copper. However, other metal particles can also be used be, for example iron or nickel particles. These particles do not need from a pure Metal to exist, but can also be oxides or other compounds of metals. For example Powder of copper oxide, copper oxide, nickel oxide, nickel-phosphorus alloy, iron oxide, etc. can used instead of or in conjunction with metal powders will. .

Das Metallpulver wird vorzugsweise als Aufstrichfarbe aufgebracht,' die auf die Teile aufgesprüht oder aufgemalt werden kann. Eine geeignete Metallfarbe zum Aufsprühen auf die Teile 16 und 17 wird wie folgt erhalten: 3000 g Metallpulver, bespielsweise Fernlock-Kupferpulver, Typ D-100, der Firma Malone Metal Powders Inc., Flemingtoh, N. J., wird mit 300 g eines Binders gemischt. Ein geeigneter Binder ist eine 25 °/o'g^e Lösung von Äthylzellulose, Grad N-22, in einem Lösungsmittel aus 1 Gewichtsteil Methanol auf 3 Teile Toluol. Das Metallpulver und der Binder werden dann, mit 1900 g Amylazetat gemischt, um die Farbe zu erhalten. Die Metallfarbe wird dann auf die Teile 15 und 16 aufgesprüht, aufgemalt oder in anderer Weise aufgebracht, und'nach dem Trocknen erhält man eine Schicht aus Metallpartikeln.The metal powder is preferably applied as a paint that can be sprayed or painted onto the parts. A suitable metal paint for spraying onto parts 16 and 17 is obtained as follows: 3000 g of metal powder, for example Fernlock copper powder, type D-100, from Malone Metal Powders Inc., Flemingtoh, NJ, is mixed with 300 g of a binder. A suitable binder is a 25 ° / ^e o'g solution of ethyl cellulose, grade N-22, in a solvent of 1 part by weight Methanol 3 parts of toluene. The metal powder and binder are then mixed with 1900 grams of amyl acetate to maintain the color. The metal paint is then sprayed, painted on or otherwise applied onto parts 15 and 16, and after drying a layer of metal particles is obtained.

Die beschichteten Teile 15 und 16 werden dann in einer reduzierenden Atmosphäre erwärmt oder erhitzt, und zwar auf eine Temperatur etwas unterhalb des Schmelzpunktes des Pulvers und der Teile 15 und 16, um die Pulverschicht zusammen und an die Teile 15 und 16 zu sintern. Im Falle eines Kupferpulvers auf Kupierteilen 15 und 16 werden die Teile normalerweise 15 Minuten.lang auf 1000^aC erhitzt. Eine geeignete, reduzierende Atmosphäre ist feucht oder irgendein Wasserstoffgas oder gasbildend oder dissoziiertes Ammoniakgas. Wenn die Metallpartikeln zusammengesintert sind, bilden sie eine poröse Metallschicht 21 (vgl. Fig. 4), die fest' an den metallenen Hüchfrequenzleitungsteilen 15 und 16 haftet.The coated parts 15 and 16 are then heated or heated in a reducing atmosphere to a temperature slightly below the melting point of the powder and the parts 15 and 16 to sinter the powder layer together and to the parts 15 and 16. In the case of copper powder on cropping parts 15 and 16, the parts are normally heated to 1000 ^a C for 15 minutes. A suitable reducing atmosphere is humid or any hydrogen gas or gas-forming or dissociated ammonia gas. When the metal particles are sintered together, they form a porous metal layer 21 (cf. FIG. 4) which adheres firmly to the metal high frequency line parts 15 and 16.

Nachdem die poröse Metallschicht 21 auf den Teilen 15 und 16 gebildet ist, werden diese mit einer Schicht aus Widerstandsmaterial 22 beschichtet, beispielsweise Kanthai A-I, Nickel, Kovar, Eisen, Kohlenstoff oder Wolframkarbid. Solche Widerstandsmaterialien können durch Aufmalen, FlammenspriiUfcn oder Plasmapistolensprühen aufgebracht werden. Nach dem Aufbringen dringt das Widerstandsmaterial wenigstens in einen Teil der Oberilächenporen der porösen Metallschicht 21 ein. Auf diese Weise erfüllt die poröse Metallschicht eine Keilfunktion, um die Widerstandsschicht 22 auf die poröse Metallschicht 21 aufzukeilen oder formschlüssig auf dieser zu befestigen, so daß diese Schicht fest an den Hochfrequenzleitungsteilen 15 und 16 haftet., ·■':;·;..;.. . : : 'After the porous metal layer 21 is formed on the parts 15 and 16, these are with a Coated layer of resistance material 22, for example Kanthai A-I, nickel, kovar, iron, carbon or tungsten carbide. Such resistance materials can be painted or flame-tested or plasma gun sprays are applied. After the application, the resistance material penetrates at least into some of the surface pores of the porous metal layer 21. Satisfied in this way the porous metal layer has a wedge function to the resistive layer 22 on the porous metal layer 21 wedged or positively attached to this, so that this layer is firmly attached to the high-frequency line parts 15 and 16 is liable., · ■ ':; ·; ..; ... :: '

Kanthai A-I kann auch mit der Flamme auf eine poröse Kupferschicht 21 aufgesprüht werden. In diesem Falle ist das Widerstandsmaterial geschmolzen, wenn es mit der porösen Oberfläche in Berührung kommt, und das geschmolzene Kanthai dringt in die Oberflächenporen der Kupferschicht 21 ein. Das Kanthai wird normalerweise bis zu einer Dicke von 0,025 bis 0,13 mm (0,001" bis 0,005") aufgebracht.Kanthai A-I can also use the flame on a porous copper layer 21 are sprayed. In this case the resistor material has melted, when it comes in contact with the porous surface, and the molten kanthai penetrates into the Surface pores of the copper layer 21. The kanthai is usually up to a thickness of 0.025 to 0.13 mm (0.001 "to 0.005") is applied.

Nachdem die Teile 15 und 16 mit der Widerstandsschicht 22 beschichtet sind, werden sie zusammengelötet, um die zusammengesetzte gekoppelte Hohlraum-Hochfrequenz-Verzögerungsleitung 8 zu bilden, wie zum Teil in F i g. 5 dargestellt ist.. Es wurde festgestellt, daß die Haftung von Kanthai huf kupfernen Hochfrequenzleitungen durch die Verwendung der porösen Kupferschicht 21 erheblich verbessert wird.After the parts 15 and 16 are coated with the resistive layer 22, they are soldered together, around the composite coupled cavity high frequency delay line 8 to form, as in part in FIG. 5 is shown .. It was found that the adhesion of Kanthai hoof copper high frequency cables through the use of the porous copper layer 21 is significantly improved.

Claims

Patent claims:

1. High frequency tube with a metallic one. High frequency line and a layer of resistance material on this high-frequency line, with the high-frequency energy on the high, frequency division is absorbed, thereby marked t that on the surface of the metallic high frequency line by sintering on metal particles a firmly adhering porous Metal layer is formed and that the resistance layer is applied to the porous metal layer in such a way that the resistance material at least has partially penetrated into the pores of the porous metal layer.

.2. Tube according to claim 1, characterized in that the predominant part of the porous Metal particles forming the metal layer have a diameter of 10 to 150 microns.

3. Tube according to claim 1 or 2, characterized in that the porous metal layer consists of copper, nickel and / or iron. ■ '; · ■:
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4. Tube according to claim 2 or 3, characterized in that that the resistance material is aluminum, chromium, cobalt, iron, nickel, tungsten carbide and / or carbon alone or in alloy. . .

5. Tube according to "one of claims 1 to 4, characterized in that the high-frequency line is made of copper.

1 sheet of drawings