DE2329153C2

DE2329153C2 - Lauffeldröhre mit einer wendelartigen Verzögerungsleitung und Verfahren zur Herstellung der Lauffeldröhre

Info

Publication number: DE2329153C2
Application number: DE2329153A
Authority: DE
Inventors: Arno Hinkelday; Helmut Dr. Katz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-06-07
Filing date: 1973-06-07
Publication date: 1975-02-13
Also published as: DE2329153B1; US3895326A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Lauffeldröhre mit einer wendclartigen Verzögerungsleitung, die innerhalb eines Teil der Vakuumhülle der Röhre bildenden Rohres zwischen längs der Verzögerungsleitung sich erstreckenden Stäben aus Isoliermaterial (Halterungsstäben) mit definiertem Andruck gehalten ist.

Lebensdauer sowie Belastbarkeit des beschriebenen Röhrentyps hängen wesentlich davon ab. ob es gelingt, die beim Betrieb in.der wendelarligen Verzögerungsleitung entwickelte Verlustwärme in ausreichendem Maße abzuführen. Maßgeblich ist dabei die Gestaltung des Wärmeübergangs zwischen der Verzögerungsleitung und ihren isolierten Halterungsstäben. So sollte insbesondere der Wendelhaiicrung ein Andruck gegeben v/erden, der eine wohlbestimmte. ausreichend hohe Größe hat und über eine möglichsl l.mge Zeit zuverlässig konstant bleibt.

Eine Wendelhalterung mit einem definierten Anlagcdruck ist aus der DAS 1 243 282 bekannt. Dabei besteht die Vakuumhülle im Bereich der Wendel aus einer der Anzahl der Halterungsstäbe entsprechenden Anzahl von separaten metallischen Wandungsteilen, die parallel zueinander angeordnet sind und zwischen sich durchgehende Längsschlitze begrenzen, in welche die Halterungsstäbe. die jeweils an benachbarten Schlitzinnenkanten der metallischen Wandungsteile anliegen, etwas hineinragen. Die Längsschlitze sind mittels weiterer metallischer Teile von außen vollständig und vakuumdicht abgedeckt. Der Druck wird durch Wärmeschrumpfung der Vakuumhülle gebildet, indem die Segmente der Vakuumhülle mit Hilfe einer Lehre bezüglich der Halterungsstäbe und der Wendel in die gewünschte Lage gebracht und dann die metallischen Teile auf die Schlitze aufgelegt und mit den Segmenten vakuumdicht verlötet werden. Dadurch, daß die metallischen Teile gewissermaßen »in freischwimmendem Zustand« aufgelötet sind, wird der von der Vakuumhul-Ie auf das Stabsystem ausgeübte Druck durch Toleran zen der benutzten Bauteile nicht beeinflußt; dabei ist die Druckhöhe durch Wahl der l.öttemperalur frei einstellbar. Hierzu muß allerdings das Rohr aus mehreren Segmenten bestehen, die zu ihrer Halterung während des Verlötens eigens einer hitzebesländigen Lehre bedürfen. Außerdem erfordert die Methode der schwimmenden Verlötung praktisch Vakuumhüllen aus Materialien hoher Ausdehnungskoeffizienten, also eine Einschränkung in der Malerialwahl.

Um bei einer Lauffeldröhre der eingangs genannten Art die gute Wärmeabfuhr von der wendelartigen Verzögerungsleitung ohne hohen Herstellungsaufwand zu. erreichen, dabei insbesondere einen zuverlässig hohen, über einen langen Zeitraum hinweg gleichbleibenden Andruck zwischen Verzögerungsleitung und Haltestäben unabhängig vom Material der Vakuumhüllc sicherzustellen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zumindest einer der ILilterungssläbc durch zumindest einen, durch eine seitliche Durchbrechung des Rohres geführten und mit dem Rohr vakuumdicht verfestigten Stempel der Verzögerungsleitung angedrückt ist.

Eine erfindungsgemäße Lauffeldröhre verfügt über einen beliebig einstellbaren, definierten und von Maßtoleranzen unbeeinflußten Andruck zwischen Verzögerungsleitung und Halterungssläben. Die Vakuumhülle selbst ist einstückig, daher stabil und weist zudem bei Abschlcifung des Stempels einen völlig slufenlosen Außendurchmesser auf, so daß ihr die übrigen Bauteile der Lauffeldröhre, wie beispielsweise die vakuumdicht anzubringenden Abschlußteile oder der radialsymmetrisch zu haltende l-'okussicrungsmugncl leicht formschlüssig und ohne unnötige Raumvergabe angepaßt werden können. Da außerdem die Höhe der Löttemperatur für den gewünschten Andruck nicht kritisch ist, kann sie so eingestellt werden, daß gegebenenfalls zwischen den einzelnen Bauteilen bereits bestehende Lötverbindungen nicht beeinträchtigt bzw. zwischen diesen Bauteilen erst noch herzustellende Lötverbindun-

gen im gleichen Lö;gang mitgebildet werden können.

In einem bevorzugten Ausführungsbeisoiel der Erfindung bestehen Rohr und Stempel aus Keramik. In einem besonders einfachen Herstellungsverfahren wer-Jen dabei zunächst in das fertig gebrannte Rohr seitliehe Durchbrechungen zur Aufnahme des Stempels gebohrt und die Wandung der Durchbrechungen metallisiert. Sodann wird die Verzögerungsleitung zwischen in die Hülle eingelegte und gegen diese fixierte Hallerungsstäbe geschoben. Daraufhin wird zwischen Verzögeriingsleitung und den seitlichen Durchbrechungen ein weiterer Halterungsstab gelegt und mit dem jeweils durch eine seitliche Durchbrechung geführten, am Umfang im Bereich Her Durchbrechung ebenfalls metallisierten und mit einem Gewicht belasteten Stempel an die Verzögerungsleitung angedrückt, um anschließend in einem Ofen gelötet zu werden. Gegebenenfalls wird danach noch der die Außenfläche überragende Teil dei einzelnen Stempel abgeschliffen.

Bei Verwendung von Keramik für Vakuumhülle und Stempel und Verlötung mit Erwärmung der Vakuumhülle in einem Ofen erhöht sich der Andruck L. η Erkalten der Lauffeldröhre unmittelbar nach dem Lötgang, denn die Verzögerungsleitung — sie besteht gewöhnlich aus Molybdän — hat im allgemeinen einen as kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als Keramik. Andererseits ist die Differenz beider Ausdehnungskoeffizienten so, daß sich die Verzögerungsleitung im Betrieb bei den dann üblicherweise /wischen Leitung und Hülle bestehenden Temperaturgradienten relativ stärker als die Vakuumhülle ausdehnt, der Anlagedruck also in Abhängigkeit von der Lcitungsbelastung noch einmal wächst. Im Ergebnis nimmt also die Wärmcabfuhrleistung genau dann zu, wenn Bedarf da fur besteht.

An Hand eines in der Figur der Zeichnung schematisch dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Einzelheiten naher erläutert werden.

Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Lauffeldröhic mit einem Stempel in einem auf halber Länge der Verzögerungsleitung angebrachten Querschnitt. Dabei sind alle für ein Verständnis der Erfindung unwesentlichen Baugruppen einer Röhre, beispielsweise das Magnetsystem /.ur Führung des Elektronenstrahls oder die Abschlüsse der Vakuumhülle mit dem Elektronenstrahlerzeuger bzw. Elcktronenstrahlauffänger weggelassen. Mit 1 ist die wendeiförmige Verzögerungsleitung, in diesem Falle eine Wendel, bezeichnet. Wendel 1 ist von drei zylindrischen, aus isolierendem Material wie beispielsweise Berylliumoxid oder Diamant bestehenden Halterungsstäben 2, 3 und 4 in ihrer Lage fixiert und von einer Vakuumhülle 5 aus Keramik umgeben. Die Vakuumhülle 5 weist eine seitliche Öffnung 7 auf, durch die ein ebenfalls aus Keramik bestehender Steinpel 6 geführt ist. Im Ausführungsbeispiel hat der Stempel 6 einen runden Querschnitt; er ist mit der Vakuumhülle vakuumdicht verlötet und lastet unter einem — vor dem Löten eingestellten u,id während des Lötprozesses aufrechterhaltenen — Andruck auf dem Haltestab 4, so daß zwischen der Wendel 5 und ihren Haltestäben 2. 3 und 4 ein definierter Andruck herrscht. Bei vorgegebener Belastung während des Verlötens ist der sich nach Erkalten der Röhre einstellende Andruck durch die Löttemperatur einerseits und durch die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Bauteile andererseits eindeutig festgelegt.

Die Auflagefläche des Stempels 6 kann der zylindrischen Mantelfläche des Haltestabes 4 nachgeformt sein, um so eine innige Kontaktoberfläche, also einen verbesserten Wärmeübergang zu schaffen. Zur Bildung guter Wärmebrücken können besonders vorteilhaft diese Kontaktflächen und gegebenenfalls auch die Berührungsflächen zwischen Wendel und Haltestäben miteinander verlötet oder über eine geeignete metallische Zwischenlage, beispielsweise einer sehr gut wärmeleitfähigen verdünnten Legierung an Kupfer mit wenig Beryllium stoffschlüssig verbunden sein. Techniken zur Verlötung einer Oxidkeramik mit einem Metall oder zur Herstellung einer Oxid-Keramik-Mctallverbindung über Festkörperreaktionen sind bekannt; man vergleiche hierzu beispielsweise die DT-AS 2 055 b57 oder 2 116 310.

Der Stempel 6 ist nach seiner Verlötung mit der Vakuumhülle so abgeschliffen, daß er ihre Außenfläche nicht überragt und die Röhre glatt in ein Magnetsystem eingeschoben oder angepaßt werden kann. Stattdessen könnte man aber auch zur weiteren Steigerung der Wärmeabfuhr den Stempel durch das Magnetsystem hindurchführen und seinem Ende beispielsweise einen Radiator aufsetzen.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausfüh rungsbeispiel beschränkt. So kann der Lauffeldröhre auch eine andere wendelartige Verzögerungsleitung, beispielsweise eine Ring- und -Stegleitung, zugrunde gelegt sein. Auch ist weder die Anzahl der Halterungsstäbe noch ihr Querschnitt, noch der Querschnitt der Vakuumhülle in irgendeiner Weise festgelegt; die Haiterungsstäbe sollten sich nur längs der Verzögerungsleitung erstrecken. Abweichend vom angegebenen Ausführungsbeispiel kann der stempelbelastete Haltcrungsstab auch an mehreren Stellen angedrückt sein; auch ist es in besonderen Fällen denkbar, den Halterungsstab samt Stempeln einstückig herzustellen, wobei zunächst ein solcher Halterungsstab in der Vakuumhülle mit den nach außen greifenden Stempeln unterzubringen und dann die Wendel in die Vakuumhülle einzuführen wäre. Schließlich können für die Vakuumhülle oder Stempel auch andere Materialien als Keramik, beispielsweise Metalle mit einem geeigneten thermischen Ausdehnungskoeffizienten, verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Lauffeldröhre mit einer wendelartigen Verzögerungsleitung, die innerhalb eines Teils der Vakuunihülle der Röhre bildenden Rohres zwischen längs der Verzögerungsleitung sich erstreckenden Stäben aus Isoliermaterial (Halterungsstüben) mit definiertem Andruck gehaltert ist. dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Halterungsstäbe (2, 3, 4) durch zumindest einen, durch eine seitliche Durchbrechung (7) des Rohres (5) geführten und mit dem Rohr vakuumdicht verfestigten Stempel (6) der Verzögerungsleiiung (1) angedrückt ist.

2. Lauffeldröhre nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß Rohr (5) und Stempel (6) aus Keramik bestehen.

3. Lauffeldröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (6) dem Halterungsstab (4) mit großer Kontaktfläche anliegt.

4. Lauffeldröhre nach einem der Ansprüche I bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen von Halterungsstab (4) und Stempel (6) miteinander verlötet oder über eine metallische Zwischenschicht miteinander verbunden sind.

5. Lauffeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der durch den Stempel (6) an die Verzögerungsleitung (I) angedrückte Halierungsstab (4) in an sich be-Ikannicr Weise mit der Verzögerungsleitung verleitet ist.

b. Lauffeldröhre nach einem der Ansprüche I bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (6) mach seiner Verfestigung im Rohr (5) dessen Außenfläche nicht überragt.

7. Verfahren zur Herstellung einer Lauffeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit aus Keramik bestehenden Stempel und Hülle, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in das fertig gebrannte Rohr (5) die seitliche Durchbrechung (7) zur Aufnahme des Stempels (6) gebohrt und die Wandung der Durchbrechung metallisiert wird, daß sodann die Verzögerungsleitung (1) zwischen in die Hülle eingelegte und gegen diese fixierte Halterungsstäbe (2, 3, 4) geschoben, daraufhin zwischen Verzögerungsleitung und seitlicher Durchbrechung ein weiterer Halterungsstab (4) gelegt und schließlich mit dem durch die seitliche Durchbrechung geführten, an seinem Umfang im Bereich der Durchbrechung ebenfalls metallisierten und mit einem Gewicht belasteten Stempel (6) der Verzögerungsleitung angedrückt wird, um anschließend in einem Ofen gelötet fcu werden, worauf gegebenenfalls noch der die Außenfläche überragende Teil des Stempels abge-Schliffen wird.