DE1640824C3 - Anschluß für Hochspannungs-Koaxialkabel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Anschluß für ein Hochspannungs-Koaxialkabel zur Energiespeisuiiu einer in einem Hochvakuum Elektronenol'en angeordneten Elektri/nenkaix»nc.

Elektronenkanone!! in I lochvakuumöfen werden fur zahlreiche Arbeilen, wie das Veredeln von Metallen, zum I empurn. Metallisieren usw.. vcnvcnilcl. Die Elektronenkanone bildet einen Elektronenstrahl, der auf das/u behandelnde Material gerichtet wird, wobei die Elektronenkanone und das zu behandelnde Material in einem evakuierten Elcktronenofen angeordnet sind. Eur die Elektronenkanone ist typisch, daß sie aus einer Elektronenquelle, beispielsweise einer leizkathode oder einem Heizfaden, und aus einer gegenüber der Kathode auf einem hohen positiven Potential gehaltenen Heschleuniuim^sclcklrode besteht.

pns /um Enlslehen eines starken elektrostatischen feldeszum Beschleunigen der Elektronen fuhrt. Darüber hinaus ist üblicherweise iiuler Elektronenkanone (.•ine Fokussierungselektrode vorgesehen, um die Elektronen zu einem Strahl /u bündeln. Der Elektronenstrahl wird dann auf das Ziel- oder Aufireffmalefial gerichtet, um es so zu erhitzen.

Nun haben sich hei der Schaffimg elektrischer V er hi ndungen zwischen der Energiequelle und der I Ick !ionenkanone aiii Ciruncl der tür eine Elektronenkaiioneneinrichtung erforderlichen starken Strome und hohen Spannungen zahlreiche Schwierigkeiten emehen. Außerdem werden die elektrischen Verbindungen durch die Wand des evakuierten verschlossenen Raumes hindurchgeführt, weshalb sie mit vakuumdichten Abdichtungen versehen sind. Die den elektrischen Verbindungen zugeordneten Isolier- und Abschirmmittel verlieren in der mit Dampfen ausgeiull (en und hochgradig korrodierenden I'muehuiii: er .-> 1 loehvakiiiimofens rasch ihre spezifischen Fi-'-mschafteii. Darüber hinaus werden in eiern Ölen H<-, h-Irequen/felder erzeugt als Fo.ge ties anuereuiei, Zi.-stantles der in ihm vorhandenen Dampfe, iici hervorgerufen wird durch die W eeliselwirkun^; de: Elektronen in den Dampfen. Die elektrische·: \ er binduniien und Anschlüsse werden üblicherweise ncsien diese Hochfrequen/telder abgeschirmt, um /u verhindern, daß sie tue übrige zugeordnete, elektrische Ausrüstung beeinträchtigen. Darüber luuauv müssen die elektrischen Verbindungen und Ar₁ sthlusse derart sein, ti aß das Personal vor eic η ·...;«; nileien Hochspannungen geschul/; ι,¹.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen I ii;:i<:.:■-,>; I ie nt demzufolge die Aufgabe /iigruiule. eiiun v.. n. reu. raumsparenden und haltbaren Anschluß /u schaffen fur ein lloehspannungs-KoaNialka'v! /iir Enertiiespcisung einer in einem hochgradig evakuierten Elektronenofen angeordneten Liektroinnki^i'inc mit hohen Storni- unil Spannungswerieii

Ausfuhrungsheis|)iele tier Erfindung sind im nachstehenden an Hand der Zeichnungen naher erl.iuiert Hs zeigt

Fig. I einen senkrechten Axialschub! durch eine erste Ausfuhrungsform ties Anschlüsse:· nah ik-; Frfindunü. in schemaiischer Darstellung.

Fig. ? einen senkrechten Schnitt tlurcheme andere-Aiisfuhrungsform des Aiv-cl lußbauleils genial:! tier ErfindunL¹. das sich besonders zur \erwenilum; mit mehreren Elektronenkanone!! in einem F'lekironen s'.rahlofen eignet.

[•'ig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. Fig. 4 einen senkrechien Axialschub! durch eine dritte Ausfiihrungslorm des Anschlußhauieik n.i.h der Erfindung.

(iemaßiler Darstellung in F' 1ι:. 1 besteh' das Kabel im wesentlichen aus einem zentralen ersien rohiloi inigeu Leiter 10. einem um ilen /eiVralen leitet herum konzentrisch angeordneten und mittels eines Isoliermanlcls 18 von ihm isolicrlcn /weiten mluTur inigen Leiter 14, einem auf dem zweiten rohrförmigen Leiter 14 angeordneten /weifen Isoiiermaniel 22 und einem in einem vorbestimmten Abstand vom Finde ties Kabels endenden drillen rohrförmigen Heiter tier um den /weilen Isoliermanlei 22 herum angcord net ist. Der Anschluß- o-.ler Hndabschnitt des Kabels hesit/l MiIIeI 30, um der zentralen I fiter 10 sowie ilen zweiten rohrförmigen Feiler 14 an einen I lei/la den 34der Hleklronenki'roiu- an/uschlielien. und eine im wesentlichen schnlenformige, aus einem leitenden Malerial hergestellte Dampfabsehirmung 38. Die Dampliibsehirmung 38 ist an ihrer Ikisis 46 mit einer Öffnung 42 versehen, durch die der zweite rohrförin ige Heiler 14 und der zentrale erste rohrformige Heiter lii hiudurehiagen. wobei der zweite rohrformige Heiter 14 mit der Dampfabsehirmung 38 elektrisch in \ ei bindung steht. Darüber hinaus schließt die Damplabschirmung 38 den Isoliermantel 22 im weseitlichen ein und wird in von dem Isoliermanlei 22 iiuel dem dritten rohrförmigen Heiler 26 getrennter I age gehalten.

Im einzelnen kann das Koaxialkabel sowohl die Energie für den Heizfaden der Elektronenkanone als '5 auch eiie Hesehleimiizunizshochspannung für die Elektronenkanone zuführen. Das Kabel ragt in einen fiiichi tiargestellten), gewöhnlich als Elektronenkauonenkammer bezeichneten evakuierten geschlossenen k.uuv. hinein, tier mit dem Kabel in im wesenlli- --"hen vakimir.dichiem Verhältnis sti hl. Das Finde des KaIvI-- is! hü; einem Anschluß vcrs'/'.en. tier das Ka- !·-■: aiiiJie Elektronenkanone anschließt. Oer m Eig. ! veiavscliauiichte Anschluß ist besonders »ecimiet. um eine i icklronenkan me /u hallen, sie zu kuhk.i mn! ²J il'ii 1 .iieruie zuzuführen.

Zum / jluhren eines passcntlen Kuhlniiitcls zum

Kuhlen tlei Elektronenkanone ist ein Kiihlroht 50 voi lcs;· hen. Das Kühl ι ohr ist im Inneren ties /en I rale ii -is:-,-,; rohrförmigen Feiters 10 anueop.inet unil wirti -i -ii; ihm lielreiinle r Haue ueha't. n. \Mibei es ·η tier '^aiie L¹Hk-I FokussicruiiiiselekKi'.ile ?4 ί'.'ΐ Fi.l.Uonenk.:i'.o-ie ueliallen wird, die aus einem im wesentli '-.,. ι, iechtecki'jen Mlock aus leitfahigem Material be- -Ui¹' Somit i-.aiiii das Kuhlmiitel. beispielsweise VS ■!-.>,.■:. ι,ι,οΐ das offene finde ties Kiihlrohres 50 aus-

■-iiomen unil ulier ilen ringftirmigen Zwischenraum 52

'■>·.: ■ h i; duu Kuhlrohi 50 und dem zentralen Feiler 10 ν. einen passviielcn ( nicht tiargestellten) Abfluß /u-

^: ιιιΙλ: γ. Miie-n. Das Kuhlrohr 50 ist aus nichlleittiulem

ι« Mal-ziial. beispielsweise aus Nvion ; Wz.), hergestellt.

im cm l'herschlagen /wischen dem zentralen Heitei

111 und dem Kuhlrohr 50 /ti vermeiden.

Der zentrale· Heiler 10 ist an die Fokvssierungs- -■!ekiroile 54 elektrisch angeschlossen, die ihrerseits a5 an em Finde ties stabformigen Heizfadens 34 auge ^hio-.-,en isi SS'ie ue/eiüL rag! der zentrale Feiler in eine in der Fokussierungselektrotle 54 vorgesehene ' >l t η 11 iiii 5!S hinein, so ilaß er außertlem /um Halten iK'i FtikiissieruiiL'seleklrode 54 dient. Der zentrale 5" I eile· 10 is' mit I lilfe passentier Millel. beispielsweise iiinh HartIiilen, gegen die Waiule tier Offniiim SH ,:kui'i:i;iieht abgedichti'!. Der zentrale l.eitei IO ist um (las Kuhlrohr 50 herum konzentrisch angeordnet uinl isi vorzugsweise aus einem Rohr au- leilfiihigem Malerial. wie beispielsweise Kupfer, hergestellt. Der /weile lohrfornvee I eiter 14 steht mil dem anderen I nil-, tie-- I lei/fadens 34 in Verbindung, um ihn auf J ie ■-■■■ SS'eisc aul/iiiiei/eii. Der /weite rohrformige I .ei ■ ^:iT 14 ivt inn ilen zentralen I eilcr 10 herum kon/cn inseh angeordnet wobei er durch ilen ersten Isoliermantel 38 von ihm uetrennt gehalten wird. Der /weile iolirlonniüe Leiter 14 endet in einer vorbestimmten I nilernime unterhalb ties Endes lies zentralen I .eileis H)

6,5 AmI (Inmil ties im Ofen bestehenden Hochvakuums isi i'v erforderlich, das Ende des Kabels so /\i bauen, daß es vakuumdicht ist. Dazu ist eine erste vakuumdichte Dichtung 5·) zwischen dem zwtileii

rohrförmigen L'.'iler 14 und dem zentralen l.eiler IO vorgesehen. Die vakuumdichte Dichtung besieh! aus einer lingförmigen Hülse 62 aus passendem Isolici material, wie beispielsweise Aluminiiiniowd die /w i sehendem Ende des zweiten rohrförmigen I eileis 14 und dem zentralen Leiter 10 eingesetzt ist. Die Hülse 62 aus isolierendem Material wird in ihrer richtigen Lage gehalten, indem an ihrem oberen und an ihrem linieren Ende je ein 'Tragring 66 bzw. 68 angeordnet ist.die jeweils gegenüber dem zentralen Teile! lObzw. dem /weiten rohrförmigen Leiter 14 durch passende Mittel, beispielsweise durch Hartloten, vakuiimdiihi abgedichtet sind.

An dem zweiten rohrförmigen Leiter 14 ist in dei Nahe seines oberen Endes ein Anschluß 72 vorgesehen. Zwischen dem Anschluß 72 und dem Heizfaden 34 ist ein Leiter 76 angeschlossen, um ilen zweiten rohrförmigen Leiter 14 mit dem Heizfaden 34 elektrisch /i\ verbinden, /wischen einem Teil des I leizfadens 34 und der Fokussierungscleklrode 54 ist. wie «> gezeigt, ein aus einem passenden Isoliermaterial, wie beispielsweise Teflon (Wz.), hergestelltes isolierendes Dislanzsluck HO angebracht. Somit ist zwischen dem zweiten rohrförmigen Leiter 14 und dem zentralen Leiter 10 ein geschlossener Stromkreis hergestellt. ²S Dieser Stromkreis verläuft von dem Anschluß 72 in der Nähe des oberen Endes des /weiten rohrförmigen Leiters 14 aus über den Leiter 76. den Heizfaden 34 und über die Fokussieningseleklrode 54 /u dem zentralen Leiter 10. .)<>

Da der Spannungsabfall am Heizfaden 34 verhältnismäßig gering ist. befinden sich der zentrale Leiter 10 und der zweite rohrförmige Leiter 14 im allgenvi neu auf fast dem gleichen Potential. Somit kann der zwischen dem zentralen Leiter 10 und dem zweiten rohrförmigen Leiter 14 angeordnete erste Isoliermantel 18 verhältnismäßig dünn sein.

Im wesentlichen in der Nähe der Fokiissierungselektrode 54 und parallel zum Heizfaden 34 ist eine stabförmige Bcschlcunigungsclektrodc 84 der Elek- 4" Iroiienkanone angeordnet. Die Bcschleunigungselektrode 84 wird gegenüber der Fokussierungselektrode 54 auf einem sehr hohen positiven Potential gehallen, so daß ein elektrostatisches Feld entsteht, mittels dessen die von dem Heizfaden 34cmittierlen Elektronen beschleunigt werden. Dies wird dadurch ei reicht, daß die Elektrode 84 auf Eirdpotenlial gehalten wird, indem sie mit dem geerdeten dritten rohrförmigen Leiter 26 verbunden wird. Dazu ist auf den dritten rohrförmigen Leiter 26 nahe seinem Ende cm ringförmiger Flansch 88 vorgesehen, der vorzugsweise mit ihm verlötet ist. Angrcnzcno an den Flansch 88 ist. vorzugsweise durch Verlöten, eine im wesentlichen U-förmigc leitfähige Halterung 92 an dem dritten rohrförmigen Leiter 26 befestigt. Die Halterung 82 erstreckt sich nach oben und ist mit der Beschfeunigung.selektrode 84 verbunden, indem die Elektrode 84 in zwei in den Wänden der Halterung 92 vorgesehenen einander gegenüberliegenden Schlitzen 94 und 95 angebracht is!, so daß die Bcschleunigungselektrode sowohl ge- fio halten wird als auch mit dem geerdeten dritten rohrförmigen Leiter 26 elektrisch verbunden ist. Da der Heizfaden 34 mit einem verhältnismäßig hohen negativen Potential gespeist wird, während die Beschleuniüungselektrode 84 auf Erdpotential gehalten wird. befindet sich die Bcschleunigungselektrode 84 gegenüber dem Heizfaden 34 auf einem hohen positiven Potential, so daß folglich das erforderliche clektrosialisehe I eld entsteht.

Da zwischen dem zueilen rohrförmigen Leiter I und dem geerdeten drillen rohrförmigen Leiter 26 eil erheblicher l'olculiahinterschied besieht, ist der zwi sehen ihnen angeordnete Isoliermanlei 22 Verhältnis mäßig dick, um ein I bei oder Durchschlagen auszii schließen. Der Isolieimanlel 22 erstreckt sieh über da; mil einem Mansch versehene linde des drillen rohr formigen Leiters 26 hinaus und endet /wischen ilen Lude des drillen rohrförmigen Leiters 26 und den Linie lies /weilen rohiformigen Leiters 14. Der Iso liermauiel 22 isi vorzugsweise aus einem ⁽ eihällnis maßig stabilen Material mil niedrigem Dampfdruck, beispielsweise aus Teflon (Wz.) hergeslelll.

/wischen dem dritten rohrförmigen Leiter 26 und dem zweiten rohrförmigen l.eiler 14 ist eine zweite Vakuumdichtung 99 vorgesehen. Die Dichtung 99 fuhrt cmc wesentliche mechanische Stützung für das linde des Kabels herbei. Sie besteht aus einer auf dem Mansch 88 angeordneten I loehspannungsisoliermuffe 100. die um einen vorbestimmten, oberhalb des Flansches 88 hinausragenden Abschnitt des Isoliermaiilels 22 herum angeordnet ist.

Die Isoliermuffe· 100 ist an ihrem unteren Linde mittels eines Iragrings 104 an dem Flansch 88 wul au ihrem oberen finde mittels eines /weiten I ragrin ges 108 an dem zweiten rohrförmigen Leiter 14 befestigt. Der I ragring 104 isl mit Hilfe passender Mittel, beispielsweise durch Hartloten, gegen den Flansch 88 vakuumdicht abgedichtet. Außerdem ist der Tragring 108 gegen di:\} zweiten rohrförmigen l.eiler 14 und gegen die Isoliermuffe 100 vakuumdicht abgedichtet. so daß die Vakuiiinandichtung zwischen dem dritten rohrförmigen Leiter 26 und dem zweiten rohrförmigen l.eiler 14 vervollständigt wird. Die Isoliermuffe 100 hat die Form einer Hülse aus Hochspannungsisoliermaterial, die aus einem isolierenden Werkstoff, vv ic beispielsweise Aliiminiumoxyd. hergestellt ist und eine mit ringförmigen Rippen versehene Außenfläche besitzt. Die mit ringförmigen Rippen versehene Außenfläche ist insofern erwünscht, als sie die Kricchstrecke an der Oberflaehe der Isolierung vergrößert und somit das Auftreten eines Überschlagens verhindert.

Da die Isoliermuffe 100 vorgesehen ist, um Kriech· spannungen auf ein Mindestmaß herabzusetzen und auf diese Weise einen Schutz gegen Überschlagen durch Vergrößern der Kricchstreckc herbeizuführen. ist es vorteilhaft, die mit ringförmigen Rippen verse hene Flache der Isoliermuffe in der Weise zu scrr'Tzen. daß ihre Isoliereigenschaften erhalten bleiben. Fin solcher Schutz ist ganz besonders erwünscht im Hinblick auf das Vorhandensein von leitfähigen Dämpfen im Elekfronenofen. die sich auf die Oberfläche der Isoliermuffe 100 niederschlagen könnten. Aus diesem Cirimde ist die Dampfabsehirmung 38 vorgesehen.

Die Dampfabsehirmung 38 ist um die Isoliermuffe 100 herum so angeordnet, daß sie sie im wesentlichen einschließt. Die Dampfabsehirmung hat im wcsentlichen die Form einer umgestülpten Schale, deren Grundfläche 46 oberhalb des oberen Endes der Isoliermuffe 100 angeordnet und mit dem zweiten rohrförmigen Leiter 14 elektrisch verbunden ist. wobei sich ihr Randabschnitl in der Nähe des unteren Endes der Isoliermuffc HM) befindet. Da die Damr. ''abschirmung 38 an den zweiten rohrförmigen Leiter 14 elektrisch angeschlossen ist. wird sie auf einem verhältnismäßig hohen negativen Potential gehalten und sie

(ο

dient somit da/u, die Isoliermuff.: 100. die sie einschließt, vor dem Niederschlag aus lcitfiihigen Dampfen /u schützen. Die Dampfabschirmung 38 ist aus einem nicht korrodierenden Material, beispielsweise aus Tantal, hergestellt.

Der vorstehend beschriebene Kabelanschluß fuhrt zu einem haltbaren abgeschirmten Bauteil zum Speisen einer Elektronenkanone mit Hochspannung bei Hlcichzcitigec Herabsetzung des Auftretens von Lichtbogen auf ein Mindestmaß. Darüber hinaus fuhrt die besondere Ausbildung ein wesentliches Abschirmen des Kabclanschlusses gegen HochfrcqucnzauF-nahmc herbei, indem /wischen dem zentralen ersten rohrförmigen und dem /weiten rohrförmigen Leiter und Erde eine hohe Ablcitkapa/.itäi vorgesehen wird, vo daß die den anderen Schaltungselemente.! /ugcfuhrlcn Hochfrequenzkomponenten verringert werden. Da/u ist die untere Kante der sich auf einem verhältnismäßig hohen negativen Potential befindenden Dampfabschirmung38 verhältnismäßig nahe dem sich auf Erdpotential befindenden Flansch 88 angeordnet. Auf (irund dieses verringerten Abstandes isl die Kapazität verhältnismäßig hoch

Fig 2 /eigl eine in im wesentlichen senkrechter Lage angeordnete /weite Ausführungsform der ErImdung. bei welcher die mit Fig. I übereinstimmenden Teile mit den gleichen Be/ugs/eichen wie in Fig. 1 versehen sind unter Hinzufiigung des Buchstabens

'"Das HmIc des Kabels ist mit einem Kabelanschluß /um Anschießen des Kabels an eine Elektronenkanone versehen, der gcwünschtenfalls sowohl einen Halter fur die Elektronenkanone bilden als ihr auch Energie zufuhren kann. . .

Erforderlichenfalls ist in dem zentralen rohrförmigen Leiter 10« ein (nicht dargcsteltcs) passende Kuhlrohr angeordnet /um Bewirken des Kuhlcns der F-okussierungselektrnde der Elektronenkanone.

Der /weite Isolieimanlei 22«. der zwischen dem zweiten rohrförmigen I euer 14« und dem geerdeten dritten rohrförmigen Leiter 26« angeordnet ist ag um eine vorbestimmle Strecke über das obere: Lnde des dritten rohrförmigen Leiters 26« hinaus und endet unterhalb des oberen Endes des /weiten rohrförmigen

jSochwd der/weite rohrförmig* Leiter Me mit einem gegenüber Erde sehr hohen Potential gespeis Somit bieten die Isoliereigenschaften des /weiter,Isoliermantels 22« wieder e.nen unzureichenden :Schutz gegen das eventuelle Auftreten e.ncs Überschlagens /wichen dem sieh über den zweiten Isohermantel 22« hinaus erstreckenden Abschnitt deszwei tenrohrförmigen Leiters 14« und dem oberen Ende desjeerde ten dritten rohrförmigen Leiters 26« als FoIge des Auftretens eines Kriechens der Spannung. Deshalb ist ein ländlicher rohrförmiger keramischer^ Hochspannunnsfsolator H2 in getrennter Lage um den oberen Abschnitt des zweiten Iso «rm««iteh 22« herum angeordnet, der sich im wesentlichen^vom oberen Ende des Isoliermantels 22a bis aim oberen Ende des dritten rohrförmigen Leiters 26a eratre*^

Der keramische Isolator 112 ist im wesglichen rohrförmig, jedoch hat er an seinem oberen Ende ei nen sich nach innen erstreckenden Absatz 116,der an seinem inneren Ende in einen ™ wesentlichen stufenförmigen Abschnitt 120 übergeht. Der sich,nach innen erstreckende Absatz 116 des keramischen Isolators 112 ist auf dem oberen Ende des zweiten Iso liermantels 22« angeordnet, wobei er in seiner richtigen Lage gehalten wird, indem um den stufenförmig ausgebildeten Abschnitt 120 des Isolators 112 ein passender Tragring 124 angeordnet ist. Der Tragring 124 ist gegenüber dem Abschnitt 120 sowie gegenüber dem /weiten rohrförmigen Leiter 14« mit Hilfe passender Mittel, beispielsweise durch Hartlöten, vakuumdicht abgedichtet. Ein passender Halt für das untere Ende des keramischen Isolators 112 winl ίο herbeigeführt, indem man um das untere Ende des Isolators 112 einen Tragring 128 anbringt. Der Tragring 128 isl in seiner richtigen Lage mit Hilfe passen der Mittel, beispielsweise durch Hartlöten, ebenfalls vakuumdicht abgedichtet. Der keramische Isolator '5 112 isl aus einem Werkstoff mit sowohl guter baulicher Festigkeit als auch ausgezeichneten elektrischen Isnlicreigcnsehaften. beispielsweise aus einem Aluminiumoxydzylindcr von hoher Dichte, hergestellt.

Fun Halt fur den das untere Ende des Isolators 112 so in seiner richtigen Lage haltenden Ί ragring 128 wird dadurch herbeigeführt, daß man ein verhältnismäßig kurzes zylindrisches llalterungsteil 132 in abdichtender Lage außen um den 1 ragring 128 herum anbringt und die Verbindung durch Hartloten herstellt. Das *5 untere linde des Halterungsteils 132 ist in passender Weise in einem im Rand des Ringflansches 88« vorgesehenen gestuften Abschnitt 136 befestigt. Der Flansch 88« ist auf das Ende des dritten rohrförmigen Leiters 26« gelotet und wird von dem llalterungsteil 132 gehalten. Das obere Ende des Halterungsteils 132 ist an einem starren geerdeten Haltcrungsteil 140 be festigt, das aus Stahl hergestellt sein kann. Zwischen dem Halterungsteil 132 und dem geerdeten Halterungsteil 140 ist eine Ringdichtung 141 vorgesehen. um zwischen diesen beiden Teilen eine vakuumdichte Abdichtung herzustellen. Das Halterungsteil 132 ist aus einem starren leitfähigen Werkstoff, wie beispielsweise Stahl, hergestellt und legt also das Ende des dritten rohrförmigen Leiters 26a an Erde. Der Spannungsgradient an den Flächen des Isolators 112 ist an seinem unteren Ende, an welchem er sich in der Nähe des geerdeten Flansches 88« befindet, naturgemäß am größten. Somit wird das elektrische Feld mehr in diesem Bereich konzentriert, so daß eine Koronaentladung auftreten kann. Um diese Möglichkeit auf ein Mindestmaß herabzusetzen, sind Mittel vorgesehen, um das Spannungsgefälle an diesen Flächen optimal zu gestalten, indem es möglichst niedrig gehalten wird, so daß eine Konzentrierung des elektrisehen Feldes ausgeschlossen wird und folglich das Auft^reten einer Koronaentladung unwahrscheinlich ist. Es wird also im unteren Teil des Zwischenraumes zwischen dem Isolator 112und dem Isoliermante'i 22a ein im wesentlichen rohrförmiger Spannungsgefälleregler 144 angebracht und sowohl zu dem Isolator als auch zu dem Isoliermantel 22a in getrennter Lage gehalten. Das untere Ende des Spannungsgefällereglers 144 ist in einer Nut 146 der Oberseite des Flansches 88a angeordnet und somit geerdet. Das obere Ende des Spannungsgefällereglers 144 erstreckt sich nach oben über das untere Ende der Dampfabschirmung 38a hinaus. Der Spannungsgefälleregler 144 isl aus einem leitenden Werkstoff, beispielsweise aus Stahl, hergestellt und dient dazu, das Spannungsgefälle auf der Innenseite des keramischen Isolators optimal zu gestalten, d. h. es möglichst niedrig zu halten, damit ein Überschlagen verhindert wird. Außen um den Isolator 112 herum ist ein im we-

409 684/56

seitlichen mil clem Spannungsgefalleregler 144 iibcreinstimmender Spamiungs^cfällcrcgler 148 angeordnet, um auf der Außenseite des Isolators 112 das Spannungsgefälle in gleicher Weise optimal zu gestallen. Das untere finde des Spamuingsgefällercglcrs 148 liesil/t einen nach außen gerichteten Ahsalz 152. der in einerihirch den inneren Rand des llallungslcils 140 und durch einen nach innen gerichteten Absatz 160 lies f lalterungsteils 132 abgegrenzten Nut 156 angeordnet ist. Das untere Ende des SpamiungsgefaHereglers 148 ist somit an das geerdete Halterungsleil 140 elektrisch angeschlossen. Das obere Finde ties Spantumgsgefällereglers 148 erstreck! sich etwa um die gleiche Strecke nach oben wie beim Spannungsgefalleregler 144. Die Wand des ebenfalls aus Stahl hergc stellten Spai.nungsgefällercglers 148 weist eine allgemein von unten nach oben abnehmende Dicke auf. so dall sie an ihrer Oberseite diinnci ist als an ihrer Unterseite. Folglich ist der obere Teil der Wand des Spannungsgefallereglers 148 von dem keramischen Isolator weitet entfernt als der untere Teil der Wand. Dies ist zweckmäßig und vorteilhaft, da die Spannung ander Fläche des keramischen Isolators 112 in seinem oberen 'feil, in welchem er dem oberen Finde des /weiten rohrförmigen Hoehspannungsleiters 14« naher ist. am größten ist.

Im Hinblick auf die damplhalligc Umgebung in dem Elektronenstrahlofen ist es zweckmäßig, fur die Flachen des Hochspannungsisolators 112 einen Schutz vorzusehen. Sofern tin solcher Schutz nich! herbeigeführt wurde, könnten sich an dem Isolator 112 leitfähige Dampfe absetzen, was den Verlust eines 'feiles seiner Isolierfähigkeit herbeiführen und möglicherweise zum Auftreten eines Überschlagens fuhren wurde. Aus diesem Gründe ist also die Dampfabschirmung 38« vorgesehen, die im wesentlichen tlie Form einer umgestülpten Schale aufweist mit einer Grundflache 164, in welcher eine Öffnung 168 vorhanden ist. und einer zylindrischen, sich nach unten erstrekkenden Wand 172. die mil Hilfe passender Nieten 176 an der Grundfläche 164 befestigt ist. Die Grundfläche 164 ist um den zweiten rohrförmigen Leiter 14« herum angebracht und wird in ihrer richtigen Lage gehalten, indem sie an einem im wesentlichen rohrförmigen HalterunLstcil 180 aus Stahl mit einem sich nach innen erstreckenden Absatz 182 befestigt ist. der auf einem Rand 184 einer um den zweiten rohrförmigen Leiter 14« herum angeordneten Kupfermuffe 188 befestigt ist. Die Kupfermuffe 188 ist an den zweiten rohrförmigen Leiter 14« gelotet und wird mit ihm in elektrischem Kontakt gehalten. Durch miteinander übereinstimmende, sich deckende Öffnungen 1% der Grundfläche 164. der Dampfabschirmung 38a. des Halterungsteils 180 und des Randes 184 der Muffe 188 ist eine Kopfschraube 192 eingeführt und festgeschraubt, so daß die Grundfläche 164 der Dampfabschirtnung in ihrer richtigen Lage gehalten wird. Die zylinarische Wand der Dampfabschirmung 38« ist in ihrem Durchmesser größer als der Spannungsgefälleregler 148 und sie erstreckt sich nach unten in der Weise, daß sie unterhalb des oberen Endes des Spannungsgefällereglers 148 endet und somit den isolator 112 einsehließt, d.h. abschirmt.

Da die Grundfläche 164 der Dampfabschirmung 38a über die Kupfermuffe 188 an den zweiten rohrförmigen Leiter 14a elektrisch angeschlossen ist, wird die Dampfabschirmung 38tf gegenüber Erde au'' einem sehr hohen negativen Potential gehalten, so daß sie dazu dient, den Isolator 112 vor der Ablagerung hzw. dem Niederschlag leitfähiger Dampfe an seinei Oberfläche zu schützen. Darüber hinaus dient das uir das obere linde des Isolators 112 herum angeordnet!.

I lalterimgsteil 180 aus Stahl als -zusätzlicher Spaniiungsgefälleregler, um das Spannungsgefälle im oberen feil des Isolators optimal zu gestalten und eir Überschlagen zu verhindern.

In bestimmten Fällen ist es zweckmäßig, mit dem

ίο /weiten rohrförmigen Leiter 14« b/w. dem zentralen Leiter 10« in elektrischer Verbindung stehende leitfähige Anschlußklemmen 208 und 212 vorzusehen. ;ui die sich geeignete Leiter anklemmen lassen, um dem (nicht dargestellten) Heizfaden der Eleklronenka none Energie zuzuführen. Die Anschlußklemme 208 ist um die Muffe 188 herum angeordnet, so daß sie mit dem zweiten rohrförmigen Leiter 14« in elektrischer Verbindung sieht. Die Klemme 208 laßt sich dann an den (nicht dargestellten) I leizfnclen anschlie-

ϊ" ßen. Sie ist mil Hilfe eines liol/ciis 216 fest anliegend um die Kupfermuffe 188 herum befestigt.

In dem zentralen Leiter 10« ist ein im wesentlichen zylindrischer leitender Leitungsanschluß 220 mit einem Absatz 224 angeordnet. Der Absatz 224 ruht auf dem oberen EmIe des zentralen Leiters 10« und dient dazu, den l.eitungsanschluß 220 in elektrischem Kontakt mit dem zentralen Leiter 10 in seiner richtigen Lage zu hallen. Die Anschlußklemme 212 ist um das obere Ende des Leiluiigsanschliisses 220 so angeordnet, daß sie mit ihm in elektrischer Verbindung steht, und sie ist mittels eines Hol/ens 228 fest gegen ihn anliegend befestigt. Die Klemme 212 liiü! sich dann an die (nicht dargestellte) Kathode anschließen.

Um das Auftreten eines Überschlagens zwischen dem Leitungsanschhiß 220 und der Muffe 188 zu verhindern, ist im wesentlichen um den 'feil des Leitungsanschlusses 220, der sich zwischen der Anschluß klemme 212 und dem oberen Ende des zentralen Leiters 10 befindet, eine isolierende Hülse 232 aus einem isolierenden Werkstoff, wie beispielsweise Ieflon (Wz.), angeordnet. Die isolierende H.ilse 232 wird dadurch in ihrer richtigen Lage gehalten, daß ein sich zwischen der Hülse 232 und einem am oberen Ende der Muffe 188 vorgesehenen Absatz 240 erstreckender Haltering 236 angebracht ist. Der Haltering 236 ist gegenüber der isolierenden Hülse 232 und gegenüber dem Absatz 240 vorzugsweise mit Hilfe geeigneter Mittel, beispielsweise durch Hartlöten, vakuumdicht abgedichtet.

Um die isolierende Hülse 232 vor der Ablagerung eines leitenden Überzugs oder Niederschlags auf ihrer Oberfläche zu schützen, der ihre lsoliereigenschafteri beeinträchtigen würde, ist im wesentlichen um die Hülse 232 herum eine vorzugsweise aus Tantal hergestellte verhältnismäßig kleine Dampfabschirmung 242 angebracht. Die Dampfabschirmung ist an einem auf dem oberen Ende der Hülse 232 angebrachten Halterungsteil 244 befestigt.

Es ist allgemein erwünscht, das Auftreten von Koronaentladungen in den Zwischenräumen oder Lükken des Kabelanschlusses zu verhindern. Dazu wird in diese Hohlräume über eine in dem Flansch 88a vorgesehene Öffnung 248 ein Material mit passender

hoh-r Durchschlagsfestigkeit, wie beispielsweise ein Siliconfett, eingebracht. Die Öffnung 248 wird dann mittels eines in ihr angebrachten Stopfens 252 in geeigneter Weise verschlossen oder abgedichtet.

614

Auf diese Weise wird ein Kabelanschluß er/ich, der eine Abschirmung gegenüber den in dncrn Elektronenstrahlofen vorhandenen korrodierenden Dämpfen und einen Schul/ gegen Durchschlagen oiler Überschlagen aufweist, woraus sich ein sehr haltbarer Kabclanschluß ergibt. Darüber hinaus fuhrt der Kiih*·'-anschluß eine verhältnismäßig hohe Kapazität /wischen den llochspanniingslcilcrn und Erde herbei. was zum Ableiten von Hochfrci|ucn/komponentcn zur F.rde fuhrt, so daß schädliche Auswirkungen auf sonstige Schaltungselemente verhindert werden.

F·'ig. 4 zeigt eine im wesentlichen in senkrechter Lage angeordnete weitere Ausfuhrungsform der Erfindung. Diese Ausfuhrungsform stimmt im wesentlichen m»l der Ausfuhrungsform nach Fig. 2 und 3 >5 übcrcin, so daß mil den Teilen nach Fig. 2 übereinstimmende Teile mit den gleichen He/.ugs/eichen versehen sind unter Hinziifugung des Buchstabens >·/>■·. Diese Ausfuhrungsform eignet sich besonders /ur Herbeiführung einer ausgezeichneten Abschirmung ^o gegen die Ablagerung von leilfahigcn Dampfen sowie zur Erzeugung eines niedrigen Spannungsgefälles an den Flachen des keramischen Isolators 112/). Hei die ser Ausfuhrungsform ist /wischen dem keramischen Isolator 112/) und dem Isolicrmantel 22/) kein Spannungsgefalleregler vorgesehen. Demzufolge ist der Durchmesser des Isolators 112/> nur etwas großer als der Durehmesser des Isoliermantels 22h.

Sofern eine Kühlung fur die Fokussierungselek-Irodeder Elektronenkanone vorgesehen werden soll. kann in dem zentralen Leiter l()h zu ihm konzentrisch ein (nicht dargestelltes) passendes Kuhlrohr angebracht werden.

Der mit dem dritten rohrförmigen Leiter 26/> verlötete ringförmige Flansch 88/) ist mit einem im wescntlichcn rohrförmigen Teil 254 versehen, der sieh nach oben bis etwa /ur Oberseite des Halterungsteils I4O/7 erstreckt. Der rohrformige Teil 254 umgibt das untere Ende des Isolators 112/) Der Flansch 88/) dient dem Isolator 112fr als Halterung. Da/u ist /wisehen einer an der oberen Stirnseite des rohrförmigen Teils 254 des Flansches 88/) vorgesehenen, nach oben herausstehenden Randleiste 256 und dem Isolator 112b ein Tragring 255 angeordnet, der mit Hilfe geeigneter Mittel, beispielsweise durch Hartloten, in seiner richtigen Lage vakuumdicht angebracht ist. F.in weiterer Tragring 258 ist um das obere Ende des Isolators 112/) herum angeordnet und mit Hilfe geeigneter Mittel, beispielsweise durch Hartloten, in seiner richtigen Lage vakuumdicht angebracht.

Der Flansch 88/) ist mit einem sich nach außen erstreckenden Absatz 260 versehen, der gegen die untere Stirnfläche des geerdeten Halterungsteils 140b anliegt. Der Flansch HSh ist fest anliegend gegen das Halterungsteil 140h befestigt, indem unter dem Absalz 260 ein ringförmiger Flansch 264 angebracht und der ringförmige Flansch 264 mittels Schrauben an dem Halterungsteil 1406 befestigt ist. Zusätzlich ist zwischen dem Absatz 260 und dem geerdeten Halterungsteil 140h eine Ringdichtung 270 vorgesehen zur Herstellung einer vakuumdichten Abdichtung zwischen diesen Teilen.

I im einen Schutz gegen Kriechspannuiigcn herbeizuführen, die auf der Außenfläche des Isolators 112/) auftreten können, ist um den Isolator 112/) herum in von ihm getrennter Lage ein Spannungsgefalleregler 272 angebracht. Das untere finde des Spannungsgefällereglers 272 ist um die Außenfläche der Randleiste 256 iles rohrförmigen Teils 254 des Flansches 88/> herum angeordnet und wird folglich auf Lid potential gehallen, während sich der oben.¹ Teil des SpaniHingsgcfällercglers so weil nach oben ers.reikl. daß er unterhalb des oberen Endes des Isolators ϊ 12/' endet

Die Dampfabschirmung 38/) ist um ilen Span· nungsgefalleregler 272 und um den Isolator 112/» herum angeordnet. Die Wand 172/) der Dampfabschirmung 38/) erstreckt sich so weit nach unten, naß sie unterhalb des oberen Endes des Spannungsgefällereglers 272 endet.

Ein Hall fur die Dampfabschirmung 38/) wird mit tels einer Muffe 267 herbeigeführt, die um das obere Ende des /weilen rohrförmigen Leiters 14/) angebracht und mit ihm in elektrischer Verbindung gehallen wird. Die Muffe 276 isl in der Nahe ihres unteren Endes tnit einem Flansch 280 versehen. Auf dem Flansch 280 isl ein rohrformigcs Halterungsteil 284 f'.ir die Dampfabschirmung angebracht, das einen auf dem Flansch 280 ruhenden, sich nach innen erstrekkenden Absatz 288 aufweist. Das Hallcrungsteil 284 erstreckt sich so weil nach unten, daß es in der Nähe des oberen Endes des Isolators 112/> endet und somit als zusätzlicher Spannungsgefälleregler dient, der das Spannungsgefälle am oberen Ende des Isolators 112/) optimal gestaltet. Die Uasis oder Grundfläche 164/) der Dampfahsdiirmung38/> wird dann auf der Ober seite des Absatzes 288 angebracht und über die Muffe 276 an den zweiten rohrförmigen Leiter 14/' elekirisch angeschlossen. Auf diese Weise wird die Dampfahschirmiing 38/> also gegenüber Erde auf einem hohen negation Potential gehalten und dient zum Schütze des Isolators 112/) gegen Ablagerung von leitfähigen Dämpfen auf seiner Oberfläche.

Zum Verhinderndes Auftretens von Korouacnlladungcn wird in den Hohlräumen und Lücken des Ka belanschlusses ein passendes dielektri ..:hcs Material, beispielsweise Siliconfett, angebracht. Dazu isl der Flansch 88/) mit einer Öffnung 248/) versehen, durch die das Siliconfett in die Hohlräume eingebracht wird Darauf wird der Slopfen 252h in der Öffnung 248/) angebracht, um sie vakuumdich! zu verschließe ν

Auf diese Weise wird ein Kabelanschluß er-»eil. der. wie vorstehend beschrieben, zahlreiche Vorteile hat. Obwohl der Kabelanschluß im vorstehenden als zur Speisung einer Elektronenkanone in einem Hochvakuumofen mit Hochspannungsenergie beschrieben worden ist, leuchtet ein, daß ein Kabelanschluß gemäß der Erfindung auch zur Energiezufuhr für zahlreiche andere Vorrichtungen geeignet ist. Beispielsweise läßt er sich vorteilhaft zum Zuführen von Energie in Beschleuniger. Kernverschmelzungsvorrichtungen und die verschiedenartigsten sonstigen, in einem evakuierten verschlossenen Raum angeordneten elektrischen Geräte verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anschluß fur Hochspannungs-Koaxialkabel /ur Energiespeisungeines Heizfadens (Kathode) S und einer Beschleuiiigung.selektrode einer in einem Hochvakuum-Elektronenofen angeordneten Elektronenkanone, bestehend aus einem zentralen ersten rohrförmigen Leiter, einem um den zentralen Leiter herum konzentrisch angeordne- !en und von ihm isolierten /weiten rohrförmigen Leiter, einem um den /weiten rohrförmigen Leiter herum angeordneten isoliermantel und einem um ilen Isoliermantel herum angeordneten, in einem Abstand vom Kabelende endenden dritten rohrform igen Leiter, wobei der zentrale erste rohrförmige Leiter und der /weite rohrformige Leiter an den Heizfaden der Elektronenkanone in zu ihr vakuumdicht abgedichteter Lage angeschlossen ist.

ti ad u rc Ii ge k .. η η ze i eh net. daß eine im wesent liehen schaienförmige Dampfahschirmung (38) aus leiifahigem Material vorgesehen ist. die in ihrer Basis (46) eine Öffnung (42) aufweist, durch die der zweite rohrformige Leiter ι 141 und der zentrale Leiter ( 10) hindurchrauen, und daß ²S liie Abschirmt!nil 138) mi! dem /w·. ilen rohrförmigen Leiter (14) in elektrischer \ erbindunu sicm mulden elektrischen Isolierman'.ei (22) in son ihm und Min dem dritten rohrförmigen Leiter (26) getrennter Laue im wesentlichen einschließt bzw. umgibt.

2. ,Anschluß nach Anspruch !. ^uei welchem der /weite rohrformige Leiter vom dem zentralen Leiter durch einen /wischen dem /enti. ien Leiter und dem /weilen rohrförmigen Leiter angeordneten. verhältnismäßig dünnen ersten Isoliermantel isoliert ist. der auf dem zweiten rohrförmigen leiter angebrachte Isoliermantel \erhaltnisinaßig dick ist. der dritte rohrformige Leiter in einem Abstand vom Kabelende endet, damit ein unbedeckter Teil »les /weiten Isoliermantels entsteht, wobei Mittel vorgesehen sind, um den dritten rohrförmigen Leiter an die Heschleunigungselekirode der Elektronenkanone anzuschließen, dadurch gekennzeichnet, daß um den unbedeckten Teil des zweiten Isoliermantels (22) herum eine Muffe (H)O) aus keramischem Hochspannungsisoliermaterial angeordnet ist. die auf ihrer Außenseite im wesentlichen ringförmige Rippen aufweist, um an ihi Kriechspannungen auf ein Mindestmaß herabzu- 5" Setzen, und die zu dem zweiten Isoliermantel (22) in vakuumdicht abgedichteter Lage gehalten wird, wobei die Dampfabschirmung (38) die Muffe (100) aus keramischem I lochspanniingsisolier ■ luater.'al in von ihr getrennter Lage einschließt Ivw. umgibt.

3. Anschluß nach Anspruch 1 oder 2. bei welchem die Mittel zum ,Anschließen des zentralen l.cilm und ties /weilen rohrförmigen Leiters an den Heizfaden (Kathode) der Elektronenkanone aus Anschlußklemmen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (112) aus keramischem Hochspannungsisoliermalerial eine Muffe aus Aluminiumoxyd-1 lochspannungsisoliertnaterial ist. wobei nahe der Oberfläche der Muffe (112l aus AluminiumoNyd-Hochsp.iiiniingsiso liermaterial Mittel (144. 148) angeordnet sind, um an der Oberfläche der Muffe (112) ein ücriimes Spannungsgefälle aufrechtzuerhalten, wahrend die Dampfabsehirmung (38«) im wesentlichen einen vorbestimmten Teil der Muffe (112) aus AIummiumoxyd-flochspannungsisoliermaterial in von ihr getrennter Lage einschließt bzw. umgibt.

4. Anschluß nach einem der Ansprüche I his 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (Π2) aus keramischem I lochspannungsisoliermalerial in zum zweiten Isoliermantel (22«) und zum zweiten rohrförmigen Leiter (14«) getrennter Lage achalten wird, wobei Mittel vorgesehen sind, dazwischen dem dritten rohrförmigen Leiter (2(ui) und dem zweiten rohrförmigen Leiter (I4u) eine vakuumdichte Abdichtung bewirken, die Mittel, die an der Oberflache der Muffe (112) aus keramischem Hochspannungsisoliermaterial ein geringes Spannungsgefälle aufrechterhalten, aus einer zweiten dem zweiten Isoüermanlel (22a) und der Muffe (112) aus keramischem Hocii.i^uiuiungN-isoliermaterial in von ihnen getrennter Lage angeordneten ersten Hülse (144) aus leitfiihigem Ma terial. einer außen um die Muffe (112) aus keramischem I lochspannungsisoliermaterial in von ihr ucirennter Lage angeordneten /weiten Hülset 1481 aus leitfiihigem Material und aus Mitteln bestellen, »mein Ende der ersten Hülse ( 144) aus lcitfahiuem Mai:rial und cm Ende tier /weiten Hülse (148) aus leitfiihigem Material zu erden, wahrend das andere Ende der zweiten Hülse (148) aus leiifahigem Material von der Dampfabschirnninu (38«) in von ihr getrennter Lage eingeschlossen bzw. umgeben ist.

5. Anschluß nach Anspruch 3 oder 4. dadurch izekennzeichnel. daß die erste Hülse (144) au·, ieitfähiuem Material zwischen dem zweiten Isuiiermantcl (22«) und der innenfläche der Muffe (112) aus keramischem Isoliermaterial in von ihi getrennter Lage so angeordnet ist. daß das Spannungsgefälle auf der Inneiv.-eite i,vr Muffe (112) aus keramischem Isoliermaterial optimal gestaltet wird, und die außen um die Muffe (112) aus keramischem Isoliermaterial herum angeordnete /weite Hülse (148) aus leitfiihigem Material von ihr getrennt so angeordne! ist. daß das Spannungsgefälle auf der Außenseile der Muffe (112) aus keramischem Isoliermaterial optimal gestalte! wird.