DE2014543C3

DE2014543C3 - Kollektorelektrodenanordnung für eine Laufzeitröhre

Info

Publication number: DE2014543C3
Application number: DE2014543A
Authority: DE
Inventors: Dominique Paris Henry
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1969-03-28
Filing date: 1970-03-26
Publication date: 1979-05-23
Also published as: JPS4922349B1; US3612934A; GB1238822A; DE2014543A1; DE2014543B2; FR2038785A5

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kollektorelektrodenanordnung für eine Laufzeitröhre, bestehend aus einer metallischen Außenhülse, einem als Elektronenstrahlauffänger dienenden inneren, zur Außenhülse konzentrisch angeordneten metallischen Hohlkörper und zur elektrischen Isolation dienenden, zwischen Hohlkörper und Außenhülse angeordneten, gut wärmeleitenden Isoliergliedern sowie der Halterung dienenden Zwischengliedern.

Bei Kollektorelektrodenanordnungen dieser Art müssen die zwischen dem metallischen Hohlkörper und der metallischen Außenhülse angeordneten Isolierglieder gleichzeitig drei Aufgaben erfüllen: Sie müssen den Hohlkörper von der Außenhülse elektrisch isolieren, sie müssen den Hohlkörper bei allen vorkommenden Betriebsbedingungen in der richtigen Lage in der Außenhülse halten, und sie müssen die durch die Verlustleistung im Hohlkörper erzeugte Wärme möglichst gut nach außen abführen. Da die Wärmeausdehnungskoeffizienten der für die Isolierglieder verwendbaren Isoliermaterialien im allgemeinen sehr verschieden von den Wärmeausdehnungskoeffizienten der für den Hohlkörper und die Außenhülse verwendeten Metalle sind und oft auch die beiden Metallteile unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten haben, ist es im allgemeinen schwierig, die obigen Forderungen gleichzeitig optimal zu erfüllen. Wenn ringförmige Isolierglieder verwendet werden, die einerseits an der Außenfläche des Hohlkörpers und andererseits an der Innenfläche der Außenhülse anliegen, wie beispielsweise aus der US-PS 3 368 102 bekannt ist, so können durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungen im Betrieb mechanische Spannungen entstehen, die zur Zerstörung der Isolierglieder führen können, wenn diese aus wenig ZUgiCaicfil ιν1αΐ€Γϊαι, bCiapiCiSWCiac 3US Keramik, bestehen. Wenn dagegen ein Spiel für den Ausgleich unterschiedlicher Wärmeausdehnungen vorgesehen wird, fehlt die für den festen mechanischen Sitz und für die gute Wärmeübertragung erforderliche innige Berührung. Die Schwierigkeiten werden noch dadurch erhöht, daß bei der Fertigung der Röhre gewöhnlich Wärmebehandlungen bei Temperaturen vorgenommen werden, die die im Betrieb vorkommenden Temperaturen noch übersteigen. Die Kollek-

>o ^elektrodenanordnung muß so aufgebaut sein, daß sie diese Temperaturen bei der Herstellung ohne Nachteil aushält und nach der Abkühlung noch die geforderten Eigenschaften aufweist.

Bei einer aus der US-PS 2992348 bekannten KoI-

lektorelektrodenanordnung der eingangs angegebenen Art sind die Isolieiglieder ringförmige Scheiben, deren Innendurchmesser größer als der Außendurchmesser des Hohlkörpers und deren Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser der Außenhülse ist. Diese ringförmigen Scheiben sind in einem Stapel abwechselnd mit flachen Metallringen angeordnet, die am Isolierkörper bzw. an der Außenhülse befestigt sind, sich aber gegenseitig nicht berühren. Die Teile werden nur durch die gegenseitige Reibung zusammengehalten, die durch einen axial ausgeübten Preßdruck erzeugt wird, so daß sie radial gegeneinander beweglich bind. Auf diese Weise können alle vorkommenden unterschiedlichen Wärmeausdehnungen ausgeglichen werden. Da die isolierenden ringförmigen Scheiben aber festpunktlos zwischen den Metallringen eingeklemmt sind, sind sie nicht in der Lage, den die Kollektorelektrode bildenden Hohlkörper am Innern der Außenhülse in einer definierten Lage zu halten; diese Lage muß durch zusätzliche Maßnahmen eingehalten werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Kollektorelektrodenanordnung der eingangs angegebenen Art, die bei einfachem Aufbau einen genauen und festen Sitz der Kollektorelektrode im Innern der Außenhülse und eine gute Ableitung der Verlustwärme gewährleistet und im Betrieb vorkommenden Temperaturbedingungen beibehält.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß als Isolierkörper sich in Richtung der Längsachse der Kollektorelektrodenanordnung über deren volle Länge erstreckende Isolierstabe vorgesehen sind, die zwischen der metallischen Außenhülse und dem metallischen Hohlkörper eingepreßt sind. Bei der Kollektorelektrodenanordnung nach der Erfindung stehen die im ringförmigen Zwischenraum zwischen dem metallischen Hohlkörper und der metallischen Außenhülse angeordneten Isolierstäbe mit den beiden Metallteilen in festem Preßsitzkontakt, der zugleich einen genauen und festen mechanischen Sitz des Hohlkörpers und eine gute Wärmeübertragung gewährleistet. Die Isolierstäbe können Wärmeausdehnungen der beiden Metallteile frei mitmachen und nehmen auch nach Erhitzung auf sehr hohe Temperaturen, wie sie in der Herstellung der Röhre vorkommen, bei der Abkühlung wieder ihre ursprüngliche Lage ein. Ungeachtet der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bleibt der innige Kontakt zwischen allen Teilen bei allen vorkommenden Temperaturen aufrechterhalten. Dabei können auf die Isolierstäbe keine Zugbeanspruchungen ausgeübt werden, so daß auch keine Gefahr einer mechanischen Beschädigung oder Zerstörung besteht.

Ein Ausführur.gsbeispie! der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt des die Kollektorelektrodenanordnung nach der Erfindung enthaltenden Teils einer Wanderfeldröhre und

Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A von Fig. 1.

Die Zeichnung zeigt einen als Elektronenstrahlauffänger dienenden metallischen Hohlkörper 30, der koaxial zur Achse X'X einer Wanderfeldrohre im Innern einer metallischen Außenhülse 31 angeordnet ist, die einen Teil des vakuumdichten Röhrengehäuses bildet. Die Außenhülse 31 ist am einen Ende vakuumdicht mit einem Zwischenstück 32 verbunden, an welches sich gleichfalls vakuumdicht der nicht dargestellte übrige Teil der Röhre anschließt, der insbesondere das Elektronenstrahlsystem und die Verzögerungsleitung enthält. Das Zwischenstück 32 hat eine Mittel-Öffnung, durch die der Elektronenstrahl nach Durchgang durch die Verzögerungsleitung in den die Kollektorelektrode bildenden metallischen Hohlkörper 30 eintritt.

Am anderen Ende ist die metallische Außenhülse 31 vakuumdicht durch eine isolierende Durchführung 33 verschlossen, durch die eine am Ende des metallischen Hohlkörpers 30 angebrachte Durchführungselektrode 33' nach außen geführt ist. In der bei Wanderfeldröhren üblichen Weise kann mittels der Durchführungselektrode 33' die Kollektorelektrode 30 auf ein stark negatives Potential gelegt werden, während die Außenhülse 31 auf Massepotential gelegt wird.

Zwischen dem metallischen Hohlkörper 30 und der metallischen Außenhülse 31 besteht ein ringförmiger Zwischenraum, in welchem zylindrische Stäbe 34 aus Isoliermaterial angeordnet sind. Die Stäbe 34 berühren einerseits die Außenfläche des Hohlkörpers 30 und andererseits die Innenfläche der Außenhülse 31, und sie liegen auch aneinander an. Die Stäbe 34 dienen dazu, den Hohlkörper 30 in der richtigen Lage im Innern der Außenhülse 31 zu halten, diese beiden Teile elektrisch voneinander zu isolieren und die im Betrieb erzeugte Wärme vom Hohlkörper 30 nach außen zur Außenhülse 31 zu übertragen.

Die beschriebene Kollektorelektrodenanordnung kann folgendermaßen herge teilt werden:

Man stellt den als Kollekiorelektrode dienenden Hohlkörper 30 aus Metall, beispielsweise aus Kupfer, her, der an seinem rückwärtigen Ende die Durchführungselektrode 33' trägt. Dann werden rings um den Hohlkörper 30 aneinanderliegende Stäbe 34, beispielsweise aus Aluminiumoxid, in der in Fig. 2 gezeigten Weise angeordnet, wobei die Stäbe 34 auf einem am Hohlkörper 30 gebildeten Absatz 30' aufliegen.

In diesem Herstellungszustand werden die Stäbe 34 durch vorläufige Befestigungsmittel, beispielsweise Ringe, an zwei oder drei entlang dem Hohlkörper verteilten Stellen in ihrer Lage gehalten.

Man hält die so gebildete Anordnung, deren Abmessungen so gewählt sind, daß sie nur mit Kraftausübung in die Außenhülse 31 eingeschoben werden kann, in Verlängerung der Achse X'X der Außenhülse, die beispielsweise aus rostfreiem Stahl besteht, und man preßt diese Anordnung mit Hilfe einer Presse in die Außenhülse, wobei die vorher angebrachten Befestigungsmittel mit wachsender Eindringtiefe entfernt werden. Wenn die Anordnung fast vollständig in die Außenhülse 31 gepreßt ist, wird das Zwischenstück 32 in Verlängerung der Achse der Außenhülse angeordnet und das Einpressen fortgesetzt, bis die am Zwischenstück 32 gebildete Schulter 32' in Berührung mit der Außenhülse 31 kommt. In der Endstellung hat der Zwischenraum 35 zwischen dem Hohlkörper 30 und dem Zwischenstück 32 die kleinste Abmessung, die im Hinblick auf die erforderliche Spannungsfestigkeit zulässig ist, damit der tLlektronenlinseneffekt zwischen diesen beiden Teilen möglichst

ίο klein wird. Sodann wird das Zwischenstück 32, beispielsweise durch Elektronenbeschießung, mit der Außenhülse 31 verschweißt.

Während dieses Einpressens werden die Stäbe 34 zwischen der Außenhülse 31, mit der sie längs einer Maptellinie in Berührung stehen, und dem Hohlkörper 30 eingeklemmt. Das Metall des Hohlkörpers 30 wird absichtlich so gewählt, daß es eine geringere Härte als das Metall der Außenhülse 31 hat, so daß sich die Stäbe 34 in den Hohlkörper 30 einprägen.

Die den Hohlkörper 30 und die Außenhülse 31 bildenden Metalle sind außerdem mit solchen Wärmedehnungskoeffizienten gewählt, daß dieses Einprägen durch die Wärmebehandlungen, denen die Röhre im Verlauf der Herstellung unterworfen wird, nicht geändert wird, wobei hauptsächlich das Ausheizen bei 400-450° C in Frage kommt, was den höchsten, im Verlauf der Herstellung erreichten Temperaturen entspricht. Diese Wärmedehnungskoeffizienten müssen so sein, daß der zwischen dem Hohlkörper 30 und

ίο der Außenhülse 31 bestehende ringförmige Zwischenraum in keinem Zeitpunkt während der erhöhten Temperaturen unter Berücksichtigung der eigenen Wärmedehnung der Stäbe 34 diesen einen kleineren Platz bietet, als er ihnen im kalten Zustand zur Verfügung steht, so daß sich in keinem Zeitpunkt die Tiefe der Einprägung der Stäbe 34 in den Hohlkörper 30 vergrößert. Dadurch könnte nämlich bei Abkühlung die Berührung zwischen den Stäben 34 und der Außenhülse 31 aufgehoben werden, was für die gute Wärmeleitfähigkeit sehr nachteilig wäre, weiche zwischen dem zu kühlenden Hohlkörper 30 und der die Kühlung bewirkenden Außenhülse 31 erforderlich ist. Hierzu ist es übrigens nicht erforderlich, für die Außenhülse 31 ein Metall zu wählen, das einen größeren

« Wärmedehnungskoeffizienten besitzt als das Metall des Hohlkörpers 30, da selbst im entgegengesetzten Fall die gewünschte Bedingung erfüllt werden könnte, wenn der geringe Wert berücksichtigt wird, den im allgemeinen die Wärmedehnungskoeffizienten der die

so Stäbe 34 bildenden isolierenden Stoffe gegenüber den Wärmedehnungskoeffizienten der Metalle besitzen, aus welchen die Teile 30 und 31 bestehen. Bei Abkühlung nehmen die Stäbe 34 wieder ihre ursprüngliche Lage bezüglich des Hohlkörpers und der Außenhülse 31 ein.

Im Betrieb besteht ein Temperaturgradient senkrecht zur Achse X'X, wobei der Hohlkörper 30 wärmer ist als die Außenhülse 31. Dadurch wird die Doppelberührung der Stäbe 34 mit dem Hohlkörper 30 und der Außenhülse 31 noch verstärkt, wenn der Wärmedehnungskoeffizient des die Außenhülse 31 bildenden Metalls nicht wesentlich größer ist als derjenige des Hohlkörpers 30. Diese Bedingung wird gewöi.nlich von selbst erfüllt, da der die Kollektorelektrode bildende Hohlkörper 30 im allgemeinen aus Kupfer besteht, d. h. aus einem der Metalle mit den höchsten Wärmedehnungskoeffizienten.

Nachfolgend werden die Eigenschaften einer prak-

tischen Ausführung der Kollektorelektrodenanordnung angegeben:

Ausheiztemperatur:
Hohlkörper 30:

Außonhülse 31:

450° C;

Hohlzylinder aus Kupfer,

Außenradius 1,5 mm.

Wärmedehnungskoeffizient

170 · 10~⁷/^c C;

Rohr aus rostfreiem Stahl,

Innenradius 2,5 mm,

Wärmedehnungskoeffizient Stäbe 34:

160 · 10-⁷/⁰ C;
Aluminiumoxid,
Durchmesser 1 mm, Wärmedehnungskoeffizient 50 · 10"T C.

Aus diesem Beispiel ist ersichtlich, daß der den Stäben 34 zwischen dem Hohlkörper 30 und der Außenhülse 31 zur Verfugung stehende Zwischenraum bezüglich des Durchmessers dieser Stäbe immer größer wird, je mehr sich die Temperatur erhöht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kollektorelektrodenanordnung für eine Laufzeitröhre, bestehend aus einer metallischen Außenhülse, einem als Elektronenstrahlauffänger dienenden inneren, zur Außenhülse konzentrisch angeordneten metallischen Hohlkörper und zur elektrischen Isolation dienenden, zwischen Hohlkörper und Außenhülse angeordneten, gut wärmeleitenden Isoliergliedern sowie der Halterung dienenden Zwischengliedern, dadurch gekennzeichnet, daß als Isolierkörper sich in Richtung der Längsachse der Kollektorelektrodenanordnung über deren volle Länge erstreckende Isolierstäbe (34) vorgesehen sind, die zwischen d.-r metallischen Außenhülse (31) und dem metallischen Hohlkörper (30) eingepreßt sind.

2. Kollektorelektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierstäbe (34) zylindrisch sind und aneinander anliegen.

3. Kollektorelektrodenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Hohlkörper aus Kupfer und die metallische Außenhülse aus rostfreiem Stahl besteht.