DE19634637A1 - Verfahren zur Reinigung von Bauteilen von Elektronenröhren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Bau­ teilen, die zum Einsatz im Vakuum von Elektronenröhren vorge­ sehen sind.

Derartige Verfahren werden eingesetzt, um in zu reinigenden Oberflächen anhaftende Partikel zu entfernen. Die Anwesenheit solcher Partikel ist unerwünscht, weil sie im Betrieb der Elektronenröhren als vagabundierende Verunreinigungen einen negativen Einfluß auf die Spannungsfestigkeit der Elektronen­ röhre haben können. Von besonderer Bedeutung sind derartige Verfahren bei der Herstellung von Drehanoden-Röntgenröhren, deren Anodenrotoren zur Verbesserung der Wärmeabstrahlung mit einer Schwarzchrom-Beschichtung versehen sind, weil solche Beschichtungen gewöhnlich einen Anteil schlecht haftender Chrompartikel aufweisen. Derzeit erfolgt die Reinigung der Anodenrotoren nach der Beschichtung mit Schwarzchrom durch Bürsten, und zwar mittels Metallbürsten.

Es hat sich gezeigt, daß dieses Verfahren selbst bei sorgfäl­ tiger Anwendung, die entsprechend zeitraubend ist, eine nur ungenügende Reinigungswirkung hat, so daß immer wieder Pro­ bleme hinsichtlich der Spannungsfestigkeit von Elektronenröh­ ren auftreten, die in der beschriebenen Weise gereinigte Bau­ teile enthalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das eine verbesserte Reini­ gungswirkung hat.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst, durch ein Ver­ fahren zur Reinigung von Bauteilen von Elektronenröhren, wel­ che zum Einsatz im Vakuum vorgesehen sind, das den Verfah­ rensschritt aufweist, daß die zu reinigende Oberfläche des Bauteiles mit einem Hochdruckflüssigkeitsstrahl beaufschlagt wird.

Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise eine im Vergleich zum Stand der Technik bessere Reinigungswirkung in kürzerer Zeit erzielt wird und daß Elektronenröhren, die nach dem er­ findungsgemäßen Verfahren gereinigte Bauteile enthalten, eine verbesserte Spannungsfestigkeit aufweisen.

Die zur Reinigung einer Oberfläche erforderliche Gesamtzeit läßt sich u. U. weiter reduzieren, wenn der weitere Verfah­ rensschritt vorgesehen ist, daß die zu reinigende Oberfläche vor der Beaufschlagung mit dem Hochdruckflüssigkeitsstrahl gebürstet wird. Auf diese Weise werden nämlich grobe Verun­ reinigungen schon vor dem Hochdruckflüssigkeitsstrahlen ent­ fernt.

Als für das erfindungsgemäße Verfahren besonders unproblema­ tische Flüssigkeit hat sich Wasser erwiesen. Andere geeignete Flüssigkeiten können für den jeweiligen Anwendungsfall leicht durch einfache Experimente ermittelt werden. Ebenso lassen sich der für den jeweiligen Anwendungsfall geeignete Düsen­ durchmesser und Strahldruck leicht durch einfache Versuche ermitteln.

Als typische Werte für den Düsendurchmesser und den Strahl­ druck sind 0,2 mm und 750 bar zu nennen. Der Abstand der Düse von der Oberfläche des zu reinigenden Bauteiles sollte in der Größenordnung von 8 mm liegen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in grob schematischer Darstellung im Längsschnitt eine Drehanoden-Röntgenröhre, welche ein nach dem er­ findungsgemäßen Verfahren gereinigtes Bauteil ent­ hält,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung die Abbildung eines transparenten Klebstreifens, der auf eine auf her­ kömmliche Weise sorgfältig gereinigte Oberfläche auf­ geklebt und dann von dieser wieder abgezogen wurde,

Fig. 3 einen transparenten Klebstreifen, der auf eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigte Oberfläche aufgeklebt und dann von dieser wieder abgezogen wurde, und

Fig. 4 in grob schematischer Darstellung eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die in der Fig. 1 dargestellte Röntgenröhre weist ein aus ei­ nem metallischen Werkstoff gefertigtes Vakuumgehäuse 1 mit einem Mittelteil 1a auf. Dieses weist einen rohrförmigen An­ satz auf, an den beispielsweise durch Löten oder Schweißen ein Rohr 1c angesetzt ist, in das mittels eines Isolators 2 eine schematisch angedeutete, insgesamt mit 3 bezeichnete Kathodenanordnung eingesetzt ist. Diese enthält, wie in Fig. 1 schematisch angedeutet ist, eine in einer Fokussierungsnut 3a eines Kathodenbechers 3b aufgenommene Glühkathode 3c. Von dieser geht ein in Fig. 1 strichliert angedeuteter Elektro­ nenstrahl E aus, der in einem Brennfleck BF auf die Auftreff­ fläche 4a des Anodenkörpers 4b einer insgesamt mit 4 bezeich­ neten Drehanode auftrifft.

Die Drehanode 4 ist in nicht näher dargestellter Weise in ei­ nem zweiten mit dem Mittelteil 1a des Vakuumgehäuse 1 bei­ spielsweise durch Löten oder Schweißen verbundenen Ansatz 1b in an sich bekannter Weise drehbar gelagert.

Die Drehanode 4 weist einen mit dem Anodenkörper 4b verbunde­ nen Anodenrotor 5 auf, der mit einem außen auf dem Ansatz 1b angebrachten Stator 6 nach Art eines Kurzschlußläufermotors zusammenwirkt.

Die Drehanode 4 und das Vakuumgehäuse 1 sind elektrisch lei­ tend miteinander verbunden. Sie liegen im Falle des darge­ stellten Ausführungsbeispieles auf Erdpotential 7. Der eine Anschluß der Glühkathode 3c liegt auf negativer Hochspannung -U_R, z. B. -125 kV. Zwischen den beiden Anschlüssen der Glüh­ kathode 3c liegt die Heizspannung U_H.

Das Vakuumgehäuse 1 ist mit einem beispielsweise aus Beryl­ lium gebildeten Strahlenaustrittsfenster 8 versehen, durch das im Betrieb der Röntgenröhre das vom Brennfleck BF ausge­ hende Röntgenstrahlenbündel austritt, dessen Zentral- und Randstrahlen in der Fig. 3 strichliert angedeutet und mit ZS bzw. RS bezeichnet sind.

Der Anodenrotor 5, bei dem es sich um ein nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren hergestelltes Bauteil handelt, ist an seiner gesamten Oberfläche schwarz verchromt, was in Fig. 1 durch eine der äußeren Kontur des Anodenrotors 5 folgende strichlierte Linie angedeutet ist.

Bei der Herstellung des Anodenrotors 5 wird so vorgegangen, daß dieser nach erfolgter Verchromung an seiner gesamten Oberfläche einer Vorreinigung durch Bürsten mit einer Metall­ bürste, deren Borsten beispielsweise aus Chrom-Nickel-Stahl bestehen können, unterzogen wird.

Im Anschluß an die Vorreinigung durch Bürsten wird der An­ odenrotor 5 erfindungsgemäß einer Endreinigung durch Beauf­ schlagung seiner gesamten Oberfläche mit einem Hochdruckflüs­ sigkeitsstrahl unterzogen.

Infolge der verbesserten Reinigungswirkung, die durch die An­ wendung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht wird, wei­ sen Röntgenröhren, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gereinigte Bauteile enthalten, eine verbesserte Spannungs­ festigkeit auf.

Die verbesserte Reinigungswirkung wird durch einen Vergleich der Fig. 2 und 3 deutlich.

Fig. 2 zeigt an Hand eines nach dem Bürsten mit einer Metall­ bürsten auf die Oberfläche des Anodenrotors 5 aufgeklebten und dann von dieser wieder abgezogenen Klebstreifens, daß nach dem Metallbürsten noch viele, teilweise relativ große Chrompartikel an der gebürsteten Oberfläche anhaften.

Demgegenüber zeigt Fig. 3 an Hand eines nach dem Bürsten und anschließendem Hochdruckstrahlen auf die Oberfläche des An­ odenrotors 5 aufgeklebten und dann von dieser wieder abgezo­ genen Klebstreifens, daß nach Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens nur wenige und zudem kleinere Chrompartikel an der durch das erfindungsgemäße Verfahren gereinigten Oberfläche haften.

Die Oberfläche gemäß Fig. 2 wurde durch Bürsten gründlich ge­ säubert. Die Oberfläche gemäß Fig. 3 wurde zunächst kurz durch Bürsten und dann durch Hochdruckflüssigkeitsstrahlen, und zwar mit Wasser, über einen Zeitraum von 1,5 min gerei­ nigt. Dabei betrug der Strahldruck ca. 1000 bar und der Düsendurchmesser ca. 0,2 mm.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 4 am Beispiel der Reinigung der äußeren Mantelfläche MF des Anodenrotors 5 beispielhaft veranschaulicht.

Demnach ist der Anodenrotor 5 auf einen Spanndorn 9 aufgezo­ gen, der mittels eines nicht dargestellten Motors in Rotation versetzt wird, was durch einen entsprechenden gekrümmten Pfeil α angedeutet ist.

Außerdem ist ein auf einer Führung 10 in Richtung des Doppel­ pfeiles x in Richtung der Mittelachse M des Anodenrotors 5 mittels eines ebenfalls nicht dargestellten Motors hin und her verschieblicher Schlitten 11 vorgesehen. An diesem ist ein um 180° in Richtung des gekrümmten Doppelpfeiles β um eine rechtwinklig zur Zeichenebene stehende Achse A zwischen zwei Endstellungen hin und her schwenkbarer Halter 12 ange­ bracht. An diesem sind eine Metallbürste 13 und eine Düse 14 derart angebracht, daß in der in Fig. 4 nicht dargestellten Endstellung des Halters 12 die Metallbürste 13 mit der äuße­ ren Mantelfläche MF des Anodenrotors 5 in Eingriff steht. In­ folge der Rotation des Anodenrotors 5 in α-Richtung und der Hin- und Herbewegung des Schlittens in x-Richtung wird also die äußere Mantelfläche MF des Anodenrotors 5 gebürstet.

Anschließend wird der Träger 12 in β-Richtung in seine andere Endstellung geschwenkt. Die äußere Mantelfläche MF des An­ odenrotors 5 wird nun mittels eines aus der Düse 14 austre­ tenden Hochdruckwasserstrahls 15 endgereinigt. Die Düse 14 steht in nicht dargestellter Weise über eine Leitung mit ei­ ner Hochdruckpumpe in Verbindung, die an eine Wasserversor­ gung angeschlossen ist.

Typischerweise beträgt der Strahldruck des Hochdruckwasser­ strahls 15 ca. 1000 bar und der Durchmesser der Düse 14 ca. 0,2 mm.

Über welche Zeitdauer Vor- und Endreinigung jeweils durchzu­ führen sind, läßt sich leicht experimentell ermitteln, indem ein transparenter Klebstreifen auf die zu reinigende Ober­ fläche aufgeklebt, von dieser wieder abgezogen und mit einer Lupe oder einem Mikroskop betrachtet wird. Die optimale Vor­ bzw. Endreinigungsdauer ist dann erreicht, wenn keine Abnahme der an dem Klebstreifen anhaftenden Partikelzahl mehr fest­ stellbar ist.

Es versteht sich, daß eine erneute Ermittlung der Vor- bzw. Endreinigungsdauer erfolgen muß, wenn Prozeßparameter bei der Schwarzverchromung des Anodenrotors oder Prozeßparameter bei Vor- bzw. Endreinigung (z. B. Motordrehzahl, Bürstenart, Strahldruck) geändert werden.

Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung ist übrigens nur bei­ spielhaft zu verstehen und kann dahingehend abgewandelt wer­ den, daß außer der äußeren Mantelfläche MF auch die übrigen Bereiche der Oberfläche des Anodenrotors 5 nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren gereinigt werden können.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles erfolgt vor der Endreinigung mittels eines Hochdruckflüssigkeitsstrahles eine Vorreinigung durch Bürsten. Diese oder eine auf andere Weise vorgenommene Vorreinigung kann im Rahmen der Erfindung in vielen Fällen jedoch wegen der hohen Reinigungswirkung des Hochdruckflüssigkeitsstrahles auch gänzlich entfallen.

Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren ist im Falle des be­ schriebenen Ausführungsbeispieles am Beispiel eines an seiner Oberfläche verchromten, insbesondere schwarzverchromten, Bau­ teiles beschrieben. Das erfindungsgemäße Reinigungsverfahren kann aber auch bei Bauteilen zur Anwendung kommen, deren Oberfläche vor der Reinigung einer anderen oder keiner beson­ deren Oberflächenbehandlung unterzogen wurde.

Obwohl die Erfindung am Beispiel einer Drehanoden-Röntgen­ röhre beschrieben ist, kann das erfindungsgemäße Reinigungs­ verfahren auch bei Festanoden-Röntgenröhren zur Anwendung kommen.

Auch die Erläuterung der Erfindung an Hand einer Röntgenröhre hat nur beispielhaften Charakter, da die Erfindung bei belie­ bigen Elektronenröhren zur Anwendung kommen kann.

Claims (5)

1. Verfahren zur Reinigung von Bauteilen (5) von Elektronen­ röhren, welche zum Einsatz im Vakuum vorgesehen sind, auf­ weisend den Verfahrensschritt, daß die zu reinigende Ober­ fläche (MF) des Bauteiles (5) mit einem Hochdruckflüssig­ keitsstrahl beaufschlagt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Hochdruckflüssig­ keitsstrahl einen Druck in der Größenordnung von 1000 bar aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Hochdruckflüs­ sigkeitsstrahl ein Hochdruckwasserstrahl verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zu reinigende Oberfläche (MF) verchromt, insbesondere schwarz­ verchromt, ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, aufweisend den weiteren Verfahrensschritt, daß die zu reinigende Oberfläche (MF) vor der Beaufschlagung mit dem Hochdruckflüssigkeits­ strahl gebürstet wird.