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Elektronenentladungsvorrichtung Die Neuerung bezieht sich auf Elektronenentagdungssorrichtungen
und insbesondere auf Vorrichtungen mit übereinanderangeordneten keramischen oder
metallischen Bauteilen, die benachbarte metallische Teile aufweisen, deren sich
berührende Flächen unter erhöhten während der Herstellung oder während der Verwendung
der Entladungsvorrichtung aufgebrachten Temperaturen aneinander haften oder miteinander
verschmelzen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform einer Elektronenentladungsvorrichtung
weist einen Stapel von abwechselnd keramischen und metallischen Teilen etwa ringförmiger
Gestalt auf, die miteinander so verbunden sind, daß sie eine zylindrische Umhüllung
bilden. Die keramischen Teile dienen als Isolieabstandshalter und die metallischen
Teile als Stützen und Verbindungen oder Anschlüsse für die Elektroden der Vorrichtung,
die innerhalb b der Umhüllung angeordnet sind. Dabei werden bei der Herstellung
Wärme und Druck zweckmäßigerweise zur Erleichterung der Verbindung der keramischen
und metallischen Teile in einem Arbeitsgang aufgebracht, in dem die Vorrichtung
sowohl entgast als abgedichtet wird.
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Bei der Herstellung derartiger Vorrichtungen treten Schwierigkeiten
dadurch auf, daß bestimmte metallische Teile der Umhüllung thermische Ausdehnungskoeffizienten
besitzen, die ziemlich stark von dem Ausdehnungskoeffizienten anderer Metalle, z.
B. Wolfram, abweichen und deren Wärmewiderstandsfähigkeit
und andere
mechanische und elektrische Eigenschaften sie für die Verwendung als Elektroden
oder Halterungen für die Elektroden in einer derartigen Vorrichtung geeignet machen.
Bei der Anordnung von bestimmten Bauteilen in derartigen Vorrichtungen muß ferner
ein solcher Umhüllungsteil nicht selten in Berührung mit einer hitzebeständigeh
Elektrode angeordnet werden.
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Unter diesen Umständen weist das Umhüllungsteil eine bestimmte Tendenz
auf, unter den erhöhten Temperaturbedingeungen an der Elektrode zu haften oder sich
mit ihr zu verbinden ; diese erhöhten Temperaturbedingungen treten bei der Herstellung
der Vorrichtung oder bei deren Verwendung auf, insbesondere wenn das Umhüllungsteil
aus einem der chemisch aktiveren Metalle besteht, beispielsweise Titan oder einem
anderen gasbindende Eigenschaften aufweisenden Metall. Als Ergebnis einer derartigen
Haftung ergibt sich im Hinblick auf die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten
der beiden Elemente bei einer Kühlung der Teile, daß die unterschiedliche Zusammenziehung
unerwünschte Beanspruchungen erzeugt und ferner eine Verformung der Teile ergibt,
die absolut genommen, verhältnismäßig klein ist, die jedoch für die Einhaltung der
kritischen Abmessungen in der Vorrichtung ganz wesentlich ist.
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In der US-Patentschrift 2 923 847 der Anmelderin vorliegender Anmeldung
ist eine Gitteranordnung für +keramische und metallische Elektronenentladungsvorrichtungen
beschrieben und beansprucht, die den eben beschriebenen Nachteil durch Anordnung
eines Trenn-oder Abschirmelementes zwischen den benachbarten metallischen Bauteilen
vermeidet. Dieses Element besteht aus einem Material, das mit den Haftteilen nicht
verschmilzt oder an ihnen haftet, wobei eine unterschiedliche thermische Ausdehnung
und Zusammenziehung zulässig ist, ohne daß unerwünschte Beanspruchungen oder Störungen
auftreten.
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Gemäß vorliegender Neuerung wird eine neuartige Gitteranordnung für
derartige Elektronenentladungsvorrichtungen vorgesehen, bei der die Verschmelzung
oder Haftung der unterschiedlichen benachbarten Teile vorteilhafterweise dazu verwendet
wird, die Charakteristik zu verbessern. Damit entfallen zusätzliche Elemente für
die Kompensierung der unerwünschten Verschmelzung oder Haftung von benachbarten
metallischen Elementen der Gitteranordnung, die gesteuerte und wahlweise Verschmelzung
oder Haftung dieser Elemente wird ferner peositiv dazu verwendet, eine verbesserte
Spannung der Gitterdrähte zu erreichen, die an einem der Teile befestigt sind.
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Es ist deshalb eine wesentliche Aufgabe der Neuerung, eine neue und
verbesserte Gitteranordnung für die Verwendung in elektrischen Entladungsvorrichtungen
vorzusehen.
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Eine weitere Aufgabe besteht in einer verbesserten Elektronenentladungsvorrichtung
mit abwechselnd übereinander angeordneten keramischen und metallischen Teilen, bei
der eine gesteuerte und wahlweise untersechiedliche thermische Ausdehnung der Metallteile
dazu verwendet wird, eine verbesserte Charakteristik der Drahtgitterelemente zu
erreichen.
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Diese und andere Aufgaben und Ziele der Neuerung ergeben sich aus
der folgenden Beschreibung. Das Elektroden-oder ein anderes wärmebeständiges Metallelement
und das andere Element, das sich mit dem wärmebeständigen Metall verbindet, sind
so aufgebaut und angeordnet, daß eine gesteuerte Haftung der Elektrode an dem anderen
Element über eine bestimmte Strecke des Umfanges der Elektrode erreicht wird, so
daß beim Zusammenziehen dieser Teile während der Abkühlung der Vorrichtung ein Spannen
der Drähte der Elektrode eintritt.
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Die Figuren zeichen : Figur 1 einen Längsschnitt einer Elektronenentladungsvorrichtung
nach einer besonders zweckmässigen Ausführungsforma der Neuerung Figur 2 eineisometrische
Ansicht eines Teiles der Vorrichtung nach Figur 1 in vergrößertem Maßstab und Figur
3 die Ansicht eines Gitteranschlußbauteiles gemäß der Erfindung in einer Ansicht
von oben.
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Die Vorrichtung gemäß der Neuerung weist eine geschichtete Anordnung
auf und enthalt einen Anodenbauteil und Anschluß 2, einen ringförmigen Gitterisolator
4, eine Metallgitterhalterung und den Anschlußring 6, eine Gitterelektrode mit einer
Stützbeilage 8, über die ih dichtem Abstand viele feine Gitterdrähte 10 gelegt sind,
einen Kathodenisolator 12, einen Metallkathodenstützring und Anschluß 14, eine Kathode
16 und einen Heizisolator 18. Die Kathode wird von einer Heizvorrichtung 20 beheizt,
von der aus die Heizdrähte22 durch Öffnungen im Heizisolator 18 zu den Heizanschlüssen
24 am unteren Teil des Heizisolators verlaufen.
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Die Gitterdrähte 10 und die Gitterstützbeilage 8 können aus Wolfram
oder anderem Metall mit hitzebeständigen Eigenschaften sein, die Drähte 10 sind
an den Enden mit der Beilage 8 verbunden, z. B. durch Verlöten mit Kupfer, damit
eine ebene Fläche von enggewickelten parallelen Drähten entsteht, die in einem Falle
einer Ausführungsform insgesamt aus 143 Drähten bestehen, welche so dicht aneinandergelegt
sind, daß die Drahtdichte 290 pro cm (736 pro inch) beträgt. Daraus ergibt sich,
daß ein richtiges Spannen der Gitterdrähte zur möglichst weitgehenden Beseitigung
unerwünschter Schwingungen sehr wesentlich für den Betrieb und die Herstellung der
Vorrichtung ist.
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Der Gitterisolator 4, der Kathodenisolator 12 und der Heizisolator
18 sind normalerweise aus keramischem Material, besipielsweise Forsterit und die
Anode 2, der Gitterring 6, der Kathodenring 14 und der Heizanschluß 24 sind aus
einem Metall, beispielsweise Titan, das gasbindende Eigenschaften aufweist und einen
thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, der an dem des keramischen Materials
angepaßt ist. Alle Titanteile sind gegen die Keramikteile durch entsprechende Dichtungen
26 abgedichtet und bilden eine vakuumdichte Umhüllung.
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Die untere Fläche des Gitteranschlußringes 6 ist so ausgebildet, daß
zwei diametral gegenüberliegende Aussparungen 3o vorgesehen sind, die gewölbt um
den inneren Umfang im Winkel von etwa 600 verlaufen. Die Aussparungen werden durch
Flansche 32,32' gebildet, die, wie die Figur 3 zeigt, diametral einander gegenüberliegen
und die an den anliegenden Teilen der Gitterbeilage 8 tragen. Beim Zusammenbau der
Vorrichtung ist die Gitterbeilage 8 gegenüber dem Ring 6 so angeordnet, daß die
Mittelstellen der Flansche 32,32'auf einem Durchmesser liegen, der etwa senkrecht
zur Richtung der Drähte 10 verläuft. Die Gitterbeilage 8 und die befestigten Drähte
10, die unmittelbar benachbart und im geringen Abstand zueinander angeordnet sind,
sind mit der ebenen aktiven Fläche der Kathode 16 verbunden, der exakte Abstand
zwischen den Gitterdrähten 10 und der Sthode 16 wird durch die Zwischenfügung einer
Abstandskappe 34 gewährleistet, deren axialer Durchmesser genau bestimmt ist, so
daß dieser Abstand genau einschalten wird und die Drähte 10 im der erforderlichen
Ebene und auf linearer Spannung gehalten wird.
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Der Abstandhalter 34 besteht vorzugsweise aus Molybdän oder Tantal
oder anderem geiegneten Material, das einer Verschmelzung mit Wolfram bei erhöhten
Temperaturen sowohl bei der Herstellung als auch im Betrieb der Vorrichtung widersteht.
Der Abstandshalter ist mit einem
nach unten abgebogenen inneren
Umfangsflansch 36 und einem nach oben gebogenen äußeren Umfangsflansch 38 versehen,
damit der Zusammenbau der Gitteranordnung erleichtert wird, die die Beilage 8 und
die befestigten Drähte 10 enthält. Der äußere Durchmesser der Gitterbeilage 8 ist
so gewählt, daß er nur etwas kleiner ist als der innere Durchmesser des Gitterringes
6, so daß der nach oben abgebogene Flansch 38 des Abstandshalters 34 zwischen die
äußere Kante der Beilage 8 und den inneren Wandungsteil des Ringes 6 zu liegen kommt.
Dies Verhältnis der Abmessungen ist erwünscht, so daß die Teile der Beilage 10,
die nicht von den Flanschen 32,32'berührt werden, sich unter Spannung etwas frei
bewegen können.
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Die Gitterstützbeilage 8 und die Drähte 10 können fest zwischen den
Flanschen 32 und 32'und den gegenüberstehenden Flächenteilen des Abstandshalters
34 angebracht werden, der seinerseits fest mit dem Kathodenisolator verbunden ist,
so daß das Gitter sowohl in axialer als in transversaler Richtung starr zur Vorrichtung
gehalten wird, nachdem die Umhüllung zusammengebaut und abgedichtet ist.
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Bei der Herstellung der Vorrichtung werden die Teile in der aus der
Zeichnung zu entnehmenden Weise zusammengebaut, es wird ein axialer Druck auf die
Teile dadurch aufgebracht, daß sie in eine nicht dargestellte Spannvorrichtung eingesetzt
werden und die Anordnung eine bestimmte Zeit lang bis zur vollständigen Entgasung
der Teile evakuiert und auf eine hohe Temperatur, beispielsweise 800 bis 11000 C
gebracht wird, die Umhüllung wird evakuiert und die Dichtungen 26 werden zusammengeschmolzen.
Da der thermische Ausdehnungskoeffizient von Titan, etwa dreimal so groß wie der
von Wolframist, dehnt sich der Gitterring 6 in radialer Richtung entsprechend
weiter
aus als die Gitterstützbeilage 8.
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Aufgrund der chemisch aktiven Natur von Titan und der Tendenz, mit
anderen Metallen, mit denen es bei erhöhten Temperaturen (in dem oben angegebenen
Bereich) in Berührung kommt, zu verschmelzen oder an ihnen zu haften, sind die Flansche
32 und 32'des Gitterringes bestrebt, sich an die Flächen der Gitterstützbeilage
8 anzulegen, mit der sie in direktem Kontakt stehen. In einem derartigen Fall ist
die radiale Zusammenziehung des Gitterringes 6, wenn die Anordnung sich abkühlt,
dreimal so groß wie die der Gitterstützbeilage 8 und da eine Relativbewegung zwischen
dem Gitterring 6 und der Gitterstützbeilage 8 durch die Haftung der Flächen 32 und
32'an den aneinander anliegenden Teilen der Beilage verhindert wird, wird die Gitterstützbeilage
8 radial in-in einer Richtung senkrecht zur Richtung der Drähte 10 zusammengedrückt.
Soweit die Flansche 32,32' sich nicht vollständig über den inneren Umfang des Ringes
6 erstrecken, tritt bei der radialen Zusammenpressung während des Abkühlens eine
quer verlaufende radiale Verlängerung in Richtung parallel zu den Drähten 10 auf,
die die Drähte weiter unter Spannung hält und damit eine Beschädigung der Gitterstützbeilage
oder eine Lockerung bzw. Durchbiegung der Gitterdrähte 10 verhindert.
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Gemäß vorliegender Neuerung wird somit eine unerwünschte Beschädigung
der Gitterstützbeilage 8 oder eine Lockerung der Drähte 10 verhindert, ferner wird
eine verbesserte Spannung der Drähte erreicht, ohne daß das Einsetzen einer Trenn-oder
Abschirmschicht aus einem Material, das mit der Gitterstützbeilage oder dem Gitterring
in dem Temperaturbereich, dem die Teile bei der Herstellung oder beim späteren Betrieb
der Röhre unterworfen werden, nicht zusammenschmilzt oder nicht haftet, zwischen
die benachbarten Flächen des Gitterringes 6 und der Gitterstützbeilage 8 erforderlich
wird.
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Dies wird auf einfache Weise dadurch erreicht, daß das Haften oder
das Zusammenschmelzen der Gitterringflansche 32, 32'an bestimmten Stellen der Gitterbeilage
gesteuert und begrenzt wird, so daß nur ein geringer radialer Druck auf die Beilage
8 senkrecht zu den Drähten 10 auftritt und eine entsprechende geringe radiale Verlängerung
parallel zu den Drähten 10 möglich ist.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil gemäß vorliegender Neuerung wird
durch die konstruktive Ausbildung in der Ueise erreicht, daß die Begrenzung der
Erstreckung der Flan-
| sche 32,32'auf bestimmte Teile des Ringes 6, die von |
der Lötverbindung der Drähte 10 mit der Beilage entfernt liegen, zur Verringerung
des Wärmeflusses aus der Wärmequelle während des Engsungsvorganges dient. Auf diese
Weise wird die Gefahr, daß die Lötverbindungen weich werden und die Drähte sich
infolgedessen lösen, auf ein Minimum herabgesetzt.