DE2019420B2 - VACUUM-TIGHT MICROWAVE WINDOW MADE OF CERAMIC - Google Patents

VACUUM-TIGHT MICROWAVE WINDOW MADE OF CERAMIC

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DE2019420B2
DE2019420B2 DE19702019420 DE2019420A DE2019420B2 DE 2019420 B2 DE2019420 B2 DE 2019420B2 DE 19702019420 DE19702019420 DE 19702019420 DE 2019420 A DE2019420 A DE 2019420A DE 2019420 B2 DE2019420 B2 DE 2019420B2
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Klaus-Dieter 2000 Harksheide Manzke
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01J23/36—Coupling devices having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube, for introducing or removing wave energy

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  • Waveguide Connection Structure (AREA)
  • Microwave Tubes (AREA)

Description

Fin Versuch, diese genannten Probleme in einer Ausführung zu lösen, ist in der USA.-PatentschriftAn attempt to solve these problems mentioned in one embodiment is in the USA patent

Die Erfindung bezieht sich auf ein vakuumdichtes 3 434 076. insbesondere Fig. 3 gezeigt. Diese bekannte Mikrowellenfenster aus Keramik, angeordnet in einer 45 Anordnung besteht aus zwei flanschartigen Teilen. Hohlleitung als Abschluß einer Mikrowellenröhre die die mechanische Zugentlastung bewirken sollen, lehr hoher Leistung und mit Mitteln zur Aufrecht- Die Fig. 3 der USA.-Patentschrift enthält in erhaltung des gasdichten Abschlusses auch bei hohen dieser Hinsicht einen Zeich·, nfehler. aber es ist Temperaturen, bei dem zur mechanischen Zugent- jedem Fachmann klar, daß das Teil 1*> bzw. 20 eine iastung zwei Flansche im Hohlleitungszug angeordnet 50 Teilfuge aufweisen muß. Innerhalb der lichten lind innerhalb dieser Flansche im Abstand von diesen Öffnung dieser Flansche ist ein Hohlzylinder angcein Hohlzylinder befestigt sind und die lichte öffnung ordnet, der gegenüber den Flanschen vakuumdicht «lcs Hohlzylinders durch eine Keramikscheibe voll- abgedichtet sein muß. Die lichte Öffnung des Hohl-Ständig abgedeckt ist, die an mindestens einem nach Zylinders wiederum wird durch zwei Kermaikschciben innen ragenden, am Hohlzylinder gebildeten Vor- 55 abgedeckt. Um den Abstand dieser beiden Scheiben Sprung anliegt. festzulegen, besitzt der Hohlzylinder auf seiner Innen-The invention relates to a vacuum-tight 3 434 076. In particular, FIG. 3 shown. This well-known Ceramic microwave window arranged in an arrangement consists of two flange-like parts. Hollow line as the end of a microwave tube that should provide mechanical strain relief, very high performance and with means for erecting Preservation of the gas-tight seal, even with high levels of this, a drawing error. but it is Temperatures at which, for mechanical pulling, it is clear to anyone skilled in the art that the part 1 *> or 20 a load must have two flanges arranged in the hollow line 50 butt joint. Inside the clear And inside these flanges at a distance from this opening of these flanges is a hollow cylinder angcein Hollow cylinders are attached and the clear opening arranges the vacuum-tight with respect to the flanges The hollow cylinder must be completely sealed by a ceramic disk. The clear opening of the hollow standing is covered, which is in turn at least one after cylinder by two Kermaikschciben inside protruding front 55 formed on the hollow cylinder covered. About the distance between these two discs Jump is present. the hollow cylinder has on its inner

Vakuumdichte Mikrowellenfenster aus Keramik oberflache einen nach innen ragenden ringförmigen sind bekannt. So zeigt die USA.-Patentschrift Vorsprang. Außen werden die Kerarrtikscheiberj 058 074 eine koaxiale Übertragungsleitung mit durch Lötringe gehalten. Diese Bauart kann aber die einem konischen ringförmigen Keramikkörper, der 60 oben gestellten Forderungen nicht erfüllen. Schon zwischen Innen- und Außenleiter angeordnet ist und beim Lötprozeß hebt nämlich infolge der hohen als Vakuumabschluß dient. Sowohl im Innen- als Temperaturen der die Keramikscheiben umgebende auch um den Außenleiter herum sind Ringe ange- Hohlzylinder wegen »eines größeren Attsdehnungsordnet, die insbesondere aus Keramik bestehen können koeffiiienten an den Mantelflächen der Keramikoder aus rostfreiem Stahl. Diese Ringe haben die 6g scheibe an mehreren Stellen des Urnfanges ab. Aufgabe, auch bei Temperaturänderungen den Dadurch fließt Lötlot ein, und nach dem Abkühlen Vakuumabschluß, d. h. die Dichtungen an der drängt dieses gegen die Keramikscheiben, so daß Keramikscheibe, aufrechtzuerhalten. diese an den Eindringstellen an den Rändern ab-Vacuum-tight ceramic microwave window has an inwardly protruding ring-shaped surface are known. The USA patent specification shows the lead. Outside are the Kerarrtikscheiberj 058 074 a coaxial transmission line with held by solder rings. But this type of construction can a conical ring-shaped ceramic body which does not meet the 60 requirements set out above. Nice is arranged between inner and outer conductors and during the soldering process lifts namely due to the high serves as a vacuum seal. Both in the interior and in the temperatures surrounding the ceramic disks rings are also arranged around the outer conductor. which in particular can consist of ceramic coefficients on the outer surfaces of the ceramic or made of stainless steel. These rings have the 6g disc in several places around the circumference. Task, even if the temperature changes, the solder flows in, and after it has cooled down Vacuum seal, d. H. the seals on the pushes this against the ceramic discs so that Ceramic disk, maintain. remove these at the penetration points on the edges

3 43 4

splittern. Bei Auftreten höherer Temperaturen wiih- beispiel ragen die beiden Stirnflächen des HoIiI-splinter. When higher temperatures occur, for example, the two end faces of the hollow

reud des Betriebes wiederholt sich nach dem Ab- Zylinders 8 in entsprechende Nuten 9 und 10 in diereud of operation repeats itself after the cylinder 8 in corresponding grooves 9 and 10 in the

kühlen das unterschiedliche Drücken auf die Keramik- Flanschen 3 und 4 hinein und sind dort verlötet,cool the different pressing on the ceramic flanges 3 and 4 and are soldered there,

scheibe jedesmal, Bei zu geringer Wandstürke des Dieser Hohlzylinder 8 trügt das eigentliche Mikro-disc every time, if the wall thickness of the hollow cylinder 8 is too small, the actual micro-

Hohlzylinders beult sich dieser nach außen hin aus, 5 wellenfenstcr 11, das aus einer Keramikscheibe, z.B.Hollow cylinder this bulges outwards, 5 wave windows 11, which are made of a ceramic disc, e.g.

wodurch in beiden Füllen die Lotung schließlich Aluminiumoxyd oder Berylliumoxyd, besteht,whereby in both fillings the soldering finally consists of aluminum oxide or beryllium oxide,

mindestens an einer Stelle aufreißt. Wie insbesondere aus F i g. 2 ersichtlich, kann dertears open at least in one place. As in particular from FIG. 2 can be seen, the

Diese Nachteile und Mangel werden bei Einsatz Hohlzylinder 8 ein oder, wie hier gezeigt, zwei d-.irch-These disadvantages and deficiencies are when using hollow cylinder 8 one or, as shown here, two d-.irch-

des vakuumdichte!! Mikrowellenfensters aus Keramik gedruckte Sicken 12 und 13 aufweisen, die zwischenof the vacuum tight !! Microwave windows made of ceramic have printed beads 12 and 13, which between

der eingangs genannten Art nach der Erfindung da- io sich das Mikrowellenfenster 11 halten, indem je eineof the type mentioned at the outset according to the invention that the microwave window 11 is kept by having one

durch vermieden, daß der Hohlzylinder zur Ver- Fase des Mikrowellenfensters 11 an einer Kante derby avoiding the hollow cylinder to bevel the microwave window 11 on an edge of the

meldung seiner Ausdehnung beim Löten und während Sicken 12 bzw. 13 anliegt. Auf dem Außenmantelnotification of its expansion during soldering and while beads 12 and 13 are present. On the outer jacket

des Betriebes auf seinem Außenmantel in Höhe der des Hohlzylinders 8 entsteht durch das Durchdrückenof the operation on its outer shell at the level of the hollow cylinder 8 is created by pressing through

Keramikscheibe mindestens von einem Spanndraht der Sicken 12 und 13 je eine Nut, in die je einCeramic disc at least from a tension wire of the beads 12 and 13 each have a groove in each one

oder -ring umgeben ist, der ein Abheben des Hohl- 15 Molybdän- oder Wolframdraht 15 und 16 eingelegtor ring is surrounded, which inserted a lifting of the hollow 15 molybdenum or tungsten wire 15 and 16

Zylinders von der Keramikscheibe beim Löten und und verspannt und nach dem Verspannen festgelötetCylinder from the ceramic disc during soldering and and braced and soldered on after bracing

während des Betriebes verhindert. Ein derart ausge- wird. Es genügt aber auch z. B. nur eine Sicke 14prevented during operation. Such a thing. But it is also sufficient z. B. only one bead 14

bildctes Mikrowellenfenster ist und bleibt auch bei mit einem Spanndraht 15, so daß das Mikrowellen-bildctes microwave window is and remains with a tension wire 15, so that the microwave

»ehr großen Temperaturschwankungen immer fenster 11 einseitig in den Hohlzylinder 8 hineinge-"Or rather large temperature fluctuations, always window 11 into the hollow cylinder 8 on one side.

vakuumdicht. ao schoben wird und dann dort durch die Lötdrähte 14vacuum tight. ao is pushed and then there through the solder wires 14

Weiterhin kann der Spanndraht oder -ring aus abgedichtet wird.Furthermore, the tension wire or ring can be sealed off.

Molybdän oder Wolfram bestehen. Auch kann der Auch bei Verwendung von *.wei Sicken kann anMolybdenum or tungsten are made. Also when using * .wei surrounds can

Spanndraht oder -rine in einer Nut liegen. Weiterhin der Sicke 13 eine Lötung entfallen, wie in Fig. 2Tension wire or tine lie in a groove. Furthermore, the bead 13 does not have to be soldered, as in FIG. 2

kann die Nut durch Eindrücken der Hohlzylinder- gezeigt, denn es ist das Wesentlichste dieser Erfindung,the groove can be shown by pressing in the hollow cylinder, because it is the most essential part of this invention,

wandung gebildet werden, wodurch auf der nach 25 drß die Spannringe, nämlich die Molybdän- oderwall are formed, whereby on the after 25 press the clamping rings, namely the molybdenum or

innen liegenden Mantelfläche der Vorsprung zur Wolframdrähte 15 und 16 beim Auftreten der Löt-inner lateral surface of the projection to the tungsten wires 15 and 16 when the soldering

Halterung der Keramikscheibe in Form einer ring- temperaturen ein Abheben des Hohlzylinders 8 vonHolding the ceramic disk in the form of a ring temperature lifting of the hollow cylinder 8 from

förmigen, dreieckförmigen Querschnitt aufweisenden dem Mikrowellenfenster 11 verhindern, so daß keinshaped, triangular cross-section having the microwave window 11 prevent so that no

Sicke gebildet wird. Lot in einen derart gebildeten Spalt, dessen AuftretenBead is formed. Solder in such a formed gap, its occurrence

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 30 also hier unterbunden wird, fließen kann. Beim Ab-An exemplary embodiment of the invention is shown in which flow is prevented here. When leaving

Zeichnung dargestellt und wird im folgenden naher kühlen können dann keine unterschiedlichen KräfteDrawing shown and will be able to cool in the following then no different forces

beschrieben. Es zeigt auf den Umfang des Mikrowellenfensters 11 einwir-described. It shows the circumference of the microwave window 11 acting

Fig. 1 ein vakuumdichtes Mikrowellenfenster in ken, so daß keine Keramik absplittert und damit dieFig. 1 shows a vacuum-tight microwave window in ken, so that no ceramic splinters and thus the

einer beispielsweisen Anordnung innerhalb eines Lötung dicht bleibt. Das gleiche geschieht auch wäh-an example arrangement within a soldering remains tight. The same happens during

Lcitungszuges einer Hohlleitung, 35 rend des Betriebes bzw. nach diesem, in dem auchLcitungszuges a hollow line, 35 rend of the operation or after this, in which also

F i g. 2 und 3 besondere Ausbildungen des Hohl- nach hohen Betriebstemperaturen Abkühlungen er-F i g. 2 and 3 special designs of the hollow cooling after high operating temperatures

zylinders nach der Erfindung. folgen. Auch hier halten die Spannringe den Hohl-cylinder according to the invention. follow. Here, too, the clamping rings hold the hollow

In Fi<;. I sind mit 1 und 2 rechteckförmige Hohl- zylinder 8 auf dem Mikrowellenfenster 11 und verleiter bezeichnet, die z. B. aus Kupfer bestehen hindern ein Abheben des Hohlzylinders 8 und damit können. An diesen beiden Hohlleitern sind an den 40 ein Aufreißen der Lötung.In Fi <;. I are with 1 and 2 rectangular hollow cylinders 8 on the microwave window 11 and verleiter referred to, the z. B. consist of copper prevent lifting of the hollow cylinder 8 and thus can. On these two waveguides there is a tearing of the soldering on the 40.

einander zugewandten Enden Flansch 3 unci 4, z. B. Eine ähnliche Anordnung zeigt die Fig. 3. Hierfacing ends flange 3 and 4, z. B. A similar arrangement is shown in FIG. 3. Here

mit einer Lötverbindung, befestigt. Diese Flansche sind jedoch keine Sicken im Hohlzylinder 8 enthalten,with a soldered connection. However, these flanges do not contain any beads in the hollow cylinder 8,

können aus Kupfer oder rostfreiem Stahl bestehen. sondern lediglich auf dessen Außenmantel eine Nutcan be made of copper or stainless steel. but only a groove on its outer jacket

Zwischen den beiden Flanschen 3 und 4 liegt ein zur Aufnahme eines Molybdän- oder WolframringesBetween the two flanges 3 and 4 there is one for receiving a molybdenum or tungsten ring

Ring 5, der durch Schraubenbolzen 6 zwischen die 45 17. der also die gleiche Aufgabe hat wie dieRing 5, which by screw bolts 6 between the 45 17. So it has the same task as the

Flansche 3 und 4 eingepreßt werden kann. Zusätzlich Molybdän- oder Wolframdrähte 15 und 16 nachFlanges 3 and 4 can be pressed in. Additionally molybdenum or tungsten wires 15 and 16 according to

muß aber noch an den Verbindungsstellen eine Lot- F i g. 2.but must still a solder F i g at the connection points. 2.

naht, wie z. B. bei 7 angedeutet, vorgesehen werden, Die beschriebene Anordnung arbeitet in einemnear, such as B. indicated at 7, provided, the arrangement described operates in one

damit die Verbindungsstellen auch vakuumdicht Frequenzbereich von 2 bis 14 GHz, vorzugsweise imso that the connection points are also vacuum-tight in the frequency range from 2 to 14 GHz, preferably in the

werden. Innerhalb der lichten Öffnung des Ringes 5 50 X-Band. Die Teile sind derart ausgebildet, daß sichwill. Inside the clear opening of the ring 5 50 X-band. The parts are designed such that

und im Abstand von diesem ist ein Hohlzylindcr 8 am Mikrowellonfenstcr ein Stehwellenverhältnisand at a distance from this is a hollow cylinder 8 on the microwellon window with a standing wave ratio

befestigt, und zwar in dem gezeigten Ausführungs- kleiner gleich 1,1 ergibt.attached, namely in the embodiment shown less than or equal to 1.1 results.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

1 2 Eine andere Anordnung mit einer Quarzscheibe, Patentansprüche: die in einer durchgehenden rohrförmigen Wellenleitung angeordnet ist, zeigen die beiden USA.-Patent-1 2 Another arrangement with a quartz disk, patent claims: which is arranged in a continuous tubular waveguide, show the two USA patents. 1. Vakuumdichtes Mikrowellenfensier aus Schriften 3 156 881 und 3 156 88:!. Auch hier bei Keramik, angeordnet in einer Hohlleitung als 5 diesen Ausführungen sind außerhalb der Rohrleitung Abschluß einer Mikrowellenröhre sehr hoher Quarzringe mit und ohne segmentförmigen Zwischen-Leistung und mit Mitteln zur Aufrechterhaltung lagen vorgesehen, die z. B. aus Molybdän oder des gasdichten Abschlusses auch bei hohen Wolfram bestehen können und bei T^mperatur-Temperaturen, bei dem zur mechanischen Schwankungen die Dichtung zwischen der Quarz-Zugentlastung zwei Flansche im Hohlleitungszug io scheibe und dem metallenen Rohr auirechtcrhplten angeordnet und innerhalb dieser Flansche im sollen.1. Vacuum-tight microwave fencing from documents 3 156 881 and 3 156 88:!. Also here at Ceramic, arranged in a hollow pipe as 5 of these designs are outside the pipe Closure of a microwave tube with very high quartz rings with and without segment-shaped intermediate power and provided with means for maintaining the z. B. of molybdenum or the gas-tight seal can also exist at high tungsten and at T ^ mperatur temperatures, in the case of mechanical fluctuations the seal between the quartz strain relief Rectify two flanges in the waveguide washer and the metal pipe arranged and within these flanges in the should. Abstand von diesen ein Hohlzylinder befestigt Die zuletzt genanr.:en Anordnungen sind in einemA hollow cylinder is attached at a distance from these. The arrangements mentioned last are in one sind und die lichte öffnung des Hohlzylinders durchgehenden ringförmigen Wellenleiter vorgesehen,and the clear opening of the hollow cylinder is provided through annular waveguides, durch eine Keramikscheibe vollständig abgedeckt während die zuerst genannte in einer Koaxialleitungcompletely covered by a ceramic disc while the former in a coaxial line ist, die an mindestens einem nach innen ragenden, 15 angeordnet ist, jedoch trotz der verhältnismäßigis, which is arranged on at least one inwardly protruding, 15, but despite the relatively am Hohlzylinder gebildeten Vorsprung anliegt, dicken Wandstärke der Innen- und Außenleiter keinerests on the projection formed on the hollow cylinder, thick wall thickness of the inner and outer conductors no dadurch gekennzeichnet, daß der Hohl- mechanische Zugentlastung aufweist. Diese bekanntencharacterized in that the hollow mechanical strain relief has. These well-known zylinder zur Vermeidung seiner Ausdehnung beim Verbindungsstellen halten also nur, wenn keinecylinder to avoid its expansion at connection points so only hold if none Löten und während des Betriebes auf seinem mechanischen Spannungen an der VerbindungsstelleSoldering and during operation on its mechanical stresses at the connection point AuUenmantel in Höhe der Keramikscheibe 20 auftreten können. Sie sind daher für Leitungen ge-Outer jacket at the level of the ceramic disk 20 can occur. They are therefore suitable for cables mindestens von einem Spanndraht oder -ring um- eignet, die in meist erheblichem Abstand von denat least by a tension wire or ring, which is usually at a considerable distance from the geben ist, der ein Abheben des Hohlzylinders von Röhren angeordnet werden. E>as Problem deris given that a lifting of the hollow cylinder of tubes are arranged. The problem of der Keramikscheibe beim Löten und während mechanischen Spannungen triti sofort auf, wenn der-of the ceramic disc during soldering and during mechanical stresses occurs immediately if the- des Betriebes verhindert. artige Fenster in der Nähe oder sogar als Abschlußof operation prevented. like windows close by or even as a closure 2. Mikrowellenfenster nach Anspruch 1, da- 25 einer Mikrowelltr.röhre verwendet werden, und ist durch gekennzeichnet, daß der Spanndraht oder besonders schwierig, wenn diese Mikrowellenröhre -ring aus Molybdän oder Wolfram besteht. eine mit sehr hoher Leistung ist. Dann wird nämlich2. Microwave window according to claim 1, da- 25 of a Microwelltr.röhre are used, and is characterized in that the tension wire or particularly difficult if this microwave tube -ring is made of molybdenum or tungsten. is one with very high performance. Then namely 3. Mikroi e'.lenfenster nach Anspruch I und nicht nur im Mikroweüenfenster selbst infolge der oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spann- immer vorhandenen Verluste eine Erwärmung stattclraht oder ring in einer Nu. liegt. 30 finden, sondern auch die ein derartiges Fenster um-3. Mikroi e'.lenfenster according to claim I and not only in the microwee window itself as a result of or 2, characterized in that the tension always present losses are heated instead of or ring in a flash. lies. 30, but also those around such a window 4. Mikrowellenfcnstor nach Anspruch 3, da- gebenden Bauteile werden Temperaturen aufweisen, durch gekennzeichnet, daß tue Nut durch Ein- die z. B. für den Ausheizprozeß ohne weiteres 400'- C. drücken der Hohlzylinderwandung gebildet ist, erreichen. Derartige Temperaturen erfordern jedoch wodurch auf der nach innen liegenden Mantel- ganz besondere Maßnahmen für die Dichtung bzw fläche der Vorsprung zur Halterung der Keramik- 35 für die Dichtungen eines Mikrowcllenfensters pj·. scheibe in Form einer ringförmigen, dreieck- Keramik, um den Vakuumabvhluß aufrechtzu?:ha förmigen Querschnitt aufweisenden Sicke gebü- ten. Dabei ist als wesentlich der Unterschied zwischui det ist. den Ausdehnungskoeffizienten der Keramik und dei4. Microwave oven according to claim 3, the components there will have temperatures characterized in that do groove through the z. B. for the bakeout process easily 400'- C. press the hollow cylinder wall is formed, achieve. However, such temperatures require whereby on the inwardly lying jacket very special measures for the seal or surface of the projection for holding the ceramic 35 for the seals of a microwave window pj ·. disk in the form of a ring-shaped, triangular ceramic to maintain the vacuum seal?: ha-shaped The bead having a cross-section is essential. The difference between the two is essential det is. the expansion coefficient of the ceramic and dei meist aus Kupfer od.-r rostfreiem Stahl bestehenden, 40 das Mikrowellenfenster umgebenden Bauteile zumostly made of copper or stainless steel, 40 to the components surrounding the microwave window beachten.note.
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