DE2656609B2

DE2656609B2 - Hohlkörperförmige Gitterelektrode und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2656609B2
Application number: DE19762656609
Authority: DE
Inventors: Alec Peter Orme Chelmsford Collis; David Mark Maldon Essex Wilcox
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1976-10-21
Filing date: 1976-12-14
Publication date: 1979-02-15
Also published as: FR2368795A1; DE2656609C3; DE2656609A1; JPS5352349A; GB1534551A

Description

Die Erfindung betrifft eine hohlkörperförmige Gitterelektrode aus pyrolytischem Graphit für Hochleistungs-Hochfrequenz-Elektronenröhren mit einem dünnwandigen, Gitteröffnungen aufweisenden Abschnitt

Bei einer bekannten Gitterelektrode dieser Art (DE-PS 11 94 988) ist der die Gitteröffnungen aufweisende Abschnitt zylindrisch ausgebildet und wird von einem sich stumpfkegelig verjüngenden, nicht durchbrochenen Basisabschnitt getragen. Der Vorteil solcher Gitterelektroden aus pyrolytischem Graphit liegt in ihrer guten thermischen Belastbarkeit ihrer im Vergleich zu reinen Graphitelektroden guten mechanischen Festigkeit und ihrer geringen primären Elektronenemission.

Andererseits hat sich gezeigt, daß die Wandstärke dieser Gitterelektroden vor allem in dem die Gitteröffnungen aufweisenden Abschnitt außerordentlich kritisch ist und innerhalb sehr enger Grenzen auf einem kleinen Wert konstant gehalten werden muß. Daraus ergeben sich für die Herstellung solcher Gitterelektroden erhebliche Schwierigkeiten, da sich bei der nach den bekannten Herstellungsverfahren (CF. Powell u.a. »Vapor Deposition« New York, 1966, vgl. die Seiten 652 bis 654), zur Erzeugung eines Elektrodenrohlings durchgeführten Abscheidung von pyrolytischem Graphit auf einem heißen Dorn, der im wesentlichen die spätere Form der Gitterelektrode bestimmt, eine Schicht ergibt, deren Wandstärke weder den erforderlichen geringen Wert noch die angestrebte Gleichmäßigkeit besitzt Daher ist eine nachträgliche mechanische Bearbeitung nötig, bei der der Elektrodenrohling von innen her abgestützt werden muß.

Das Aufbringen eines Elektrodenrohlings mit der bekannten zylindrischen Form auf einen entsprechend

Ui geformten Stützdorn ist aber nur dann möglich, wenn dessen Außendurchmesser um einen entsprechenden Betrag geringer ist, als der Innendurchmesser des Elektrodenrohlings. Damit ist eine über den ganzen Umfang gleichmäßig die Bearbeitungskräfte aufneh-

mende Abstützung aber nicht gewährleistet Überdies ist es außerordentlich schwierig, den nach der Bearbeitung nur noch eine sehr geringe Wandstärke aufweisenden Elektrodenkörper über eine größere axiale Länge hinweg von einem genau passenden

2<i zylindrischen Stützdorn abzuziehen, ohne daß es zu Beschädigungen cder gar einem Bruch des Elektrodenkörpers kommt

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine hohlkörperförmige Gitterelektrode der

2-i eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß eine sehr genaue, enge Toleranzgrenzen einhaltende, mechanische Nachbearbeitung des Elektrodenrohlings möglich wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor,

in daß der dünnwandige, mit den Gitteröffnungen versehene Abschnitt die Form eines hohlen Kegelstumpfes mit einer gleichmäßigen Wandstärke aufweist Durch diese Gestaltung, bei der die Gitterelektrode gerade in dem Abschnitt, in dem die Wandstärke

ι. besonders kritisch ist, eine konische Form besitzt, kann der Elektrodenrohling viel genauer als bisher bearbeitet werden. Es läßt sich nämlich ohne weiteres erreichen, daß der Kegelwinkel des Stützdornabschnittes, der dem kegelstumpfförmigen Elektrodenabschnitt entspricht,

in mit dessen Kegelwinkel sehr genau übereinstimmt, so daß der Elektrodenrohling auf dem Stützdorn bei genügend weiter axialer Verschiebung völlig gleichmäßig aufliegt, wodurch der Stützdorn über den ganzen Umfang verteilt die bei der mechanischen Bearbeitung

'·'' auftretenden Kräfte aufnehmen kann. Nach erfolgter Nachbehandlung genügt es, die zumindest teilweise sehr dünnwandig gewordene Gitterelektrode geringfügig anzuheben, um sie so weit vom Stützdorn freizubekommen, daß jegliche Beschädigungs- oder Zerstörungsge-

"><> fahr ausgeschlossen ist

Um die mechanische Festigkeit und somit die Handhabbarkeit der Gitterelektrode noch weiter zu erhöhen, ist vorzugsweise vorgesehen, daß sich an den dünnwandigen, kegelstumpfförmigen Abschnitt ein

^r>> Basisabschnitt mit einer gegenüber dem dünnwandigen, kegelstumpfförmigen Abschnitt größeren Wandstärke anschließt Dieser relativ massive Basisabschnitt stützt und stabilisiert den relativ dünnen und zerbrechlichen Kegelstumpfabschnitt

hu Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Gitterelektrode nach der Erfindung verjüngt sich der dünnwandige kegelstumpfförmige Abschnitt über seine Höhe hinweg gleichmäßig. Hierdurch wird der feste Paßsitz zwischen Elektrodenrohling und Stützdorn

h^r' völlig unabhängig von der Genauigkeit mit der ihre axialen Längen übereinstimmen, solange nur die beiden Kegel winkel einander gleich sind.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Gitterelektrode

nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrodenrohling aus pyrolytischem Graphit auf einen eng passenden drehbaren Dorn gesetzt und die äußere Oberfläche des kegelstumpfformigen Abschnittes auf die geringe, gleichmäßige Wandstärke abgeschliffen wird.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens werden nach diesem Schleifen die Gitteröffnungen in dem dünnwandigen Jcegelstumpfförmigen Abschnitt durch Sandstrahlen erzeugt Es ist vorteilhaft, daß vor dem Sandstrahlen auf die geschliffene Oberfläche des Elektroden.-öhlings aus pyrolytischem Graphit eine eng passende Maske mit dem gleichen Kegelwinkel wie der dünnwandige, kegelstumpfförmige Abschnitt und mit einem den Gitteröffnungen entsprechenden Muster von öffnungen aufgesetzt wird. Die Maske für das Sandstrahlen der Durchbräche ist leicht anzupassen und leicht zu entfernen, da sie nur im Kegelwinkel, nicht aber in der absoluten Größe mit dem Elektrodenrohling Obereinstimmen muß.

Die Gitterelektrode nach der Erfindung und ihre Herstellung werden im folgenden in Beispielen anhand der Zeichnung beschrieben, in der die Figur ein Schnittbild einer Gitterelektrode nach der Erfindung zeigt Die Gitterelektrode besteht aus einem konischen Abschnitt 1, einer Endkappe 2 und einem ringförmigen Basisabschnitt 3. Die ganze Gitterelektrode wird als ein einzelnes, zusammenhängendes Stück aus pyrolytischem Graphit nach einem bekannten Herstellungsverfahren erzeugt Eine Art die Gitterelektrode herzustellen, besteht darin, einen massiven Kegelstumpf als Dorn zu benutzen und ein heißes Kohlenwasserstoffgas darüber, typischerweise bei einer Temperatur von etwa 2000°, hinstreichen zu lassen. Der pyrolytische Graphit wird durch Ablagerung an dem Dorn erzeugt und baut sich in Form eines Mantels aus molekular gerichteten Schichten auf. Das so abgelagerte Material zeigt eine große Wärme- und elektrische Leitfähigkeit in einer parallel zu den Schichten liegenden Richtung, jedoch nur eine niedere Leitfähigkeit senkrecht zu den Schichten. Auch die mechanischen Eigenschaften sind anisotrop. Die Abscheidung wird fortgesetzt, bis die Stärke des abgeschiedenen Mantels annähernd gleich 0,25 mm beträgt

Der so gebildete Mantel aus pyrolytischem Graphit wird beim Abkühlen von dem Dorn entfernt Die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des pyrolytischen Graphits und des Doms lassen den Mantel leicht abnehmen. Der Mantel wird dann auf einem weiteren konischen Dom angebracht, um die Mantelwand des kegelstumpfformigen Abschnitts 1 zu gleichmäßiger und genauer Stärke abzuschleifen. Da sowohl dieser Dorn als auch der Mantel aus pyrolytischem Graphit konische Form aufweisen und den gleichen Kegelwinkel besitzen, hält der Dorn den eng an ihn anliegenden Mantel fest weswegen ein

ι ο Schleifrad sich fes~ gegen die Außenfläche pressen kann, während der Mantel und das Schleifrad sich drehen.

Die Mantelwand des Abschnitts 1 der Gitterelektrode ist perforiert damit die Elektronen hindurchtreten können, wenn die Elektrode als Steuergitter verwendet

r> wird, und die Durchbräche können am besten ausgebildet werden, wenn in Verbindung mit einer passend geformten Maske ein Sandstrahlverfahren angewendet wird. In der Zeichnung sind die Durchbräche als rautenförmige öffnungen 4 angezeigt jedoch

2« kann die Form der Durchbräche beliebig sein. In der Zeichnung ist aus Darstellungsgründen eine ziemlich große Verjüngung gezeichnet jedoch wird in der Praxis ein sehr flacher Winkel genügen, um sicherzustellen, daß der Mantel beim Abschleifen fest gehalten wird. Ein

.'". Kegelwinkel von etwa 1° stellt wahrscheinlich die untere Grenze dar; um jedoch die Festigkeit der fertigen Gitterelektrode zu erhöhen, wird vorzugsweise ein größerer Kegelwinkel verwendet Nach dem Schleifen wird die Stärke der abgeschliffenen Mantel-

ii> wand etwa 0,05 mm betragen.

Wenn die Gitterelektrode in einer Elektronenröhre zusammen mit anderen Elektroden, z. B. zusammen mit einer Anode und einer Kathode verwendet wird, kann es wünschenswert sein, einige der anderen Elektroden

f> oder alle mit dem gleichen Kegelwinkel zu versehen, und dies kann dann wichtig sein, wenn der Kegelwinkel ziemlich groß in Beziehung zum Abstand zwischen benachbarten Elektroden ist Der Abstand zwischen den Elektroden ist für die elektrische Wirksamkeit der

4» Elektronenröhre wichtig, und wenn die Gitterelektrode dicht an der Anode oder an der Kathode sitzt können auch diese konisch ausgeführt sein. Es ist offensichtlich, daß der Abstand zwischen den Elektroden von der axialen Lage der Elektroden zueinander abhängt Das

'"> kann bei einigen Anwendungen einen Nachteil bedeuten. Es ist jedoch einfach, den Abstand zwischen den Elektroden, da wo er kritisch ist genau einzustellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hohlkörperförmige Gitterelektrode aus pyrolytischem Graphit für Hochleistungs-Hochfrequenz-Elektronenröhren mit einem dünnwandigen, Gitteröffnungen aufweisenden Abschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß der dünnwandige, mit den Gitteröffnungen (4) versehene Abschnitt (1) die Form eines hohlen Kegelstumpfes mit einer gleichmäßigen Wandstärke aufweist

2. Gitterelektrode nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den dünnwandigen kegelstumpfförmigen Abschnitt (1) ein Basisabschnitt (3) mit einer gegenüber dem dünnwandigen kegelsiumpfförmigen Abschnitt (1) größeren Wandstärke anschließt

3. Gitterelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der dünnwandige kegelsturcpfförmige Abschnitt (1) über seine Höhe hinweg gleichmäßig verjüngt

4. Verfahren zum Herstellen einer Gitterelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektrodenrohling aus pyrolytischem Graphit auf einen eng passenden, drehbaren Dorn gesetzt und die äußere Oberfläche des kegelstumpfförmigen Abschnittes auf die geringe, gleichmäßige Wandstärke abgeschliffen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Schleifen die Gitteröffnungen in dem dünnwandigen kegelstumpfförmigen Abschnitt durch Sandstrahlen erzeugt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Sandstrahlen auf die geschliffene Oberfläche des Elektrodenrohlings aus pyrolytischem Graphit eine eng passende Maske mit dem gleichen Kegelwinkel wie der dünnwandige Ikegelstumpfförmige Abschnitt und mit einem den Gitteröffnungen entsprechenden Muster von Öffnungen aufgesetzt wird.