DE2744065C2 - Method for producing a vacuum-tight connection between a retaining ring and an optical fiber disk - Google Patents
Method for producing a vacuum-tight connection between a retaining ring and an optical fiber diskInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer vakuumdichten Verbindung zwischen einem metallenen Haltering und einer die öffnung des Halterings abdeckenden Lichtleitfaserscheibe.The present invention relates to a method for producing a vacuum-tight connection between a metal retaining ring and an optical fiber disk covering the opening in the retaining ring.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet für Lichtleitfaserscheiben sind elektronenoptische Röhren wie z. B. Bildverstärker- oder Bildwandlerröhren. Bei solchen Röhren bilden solche Lichtleitfaserscheiben die Träger für den Leuchtschirm und/oder die Fotokathode. Diese Lichtleitfaserscheiben stellen dabei gleichzeitig einen Teil der Vakuumhülle der Röhre dar, so daß ihre Befestigung an den übrigen Teilen der Röhrenwandung vakuumdicht erfolgen muß. Es ist bekannt, diese vakuumdichte Verbindung in der Weise vorzunehmen, daß man die Lichtleitfaserscheibe an einem aus Metall bestehenden Haltering mittels eines Glaslotes befestigt.A preferred area of application for optical fiber disks are electron optical tubes such. B. image intensifier or image converter tubes. In such Tubes of this type form optical fiber disks, the supports for the luminescent screen and / or the photocathode. These Optical fiber disks are at the same time a part of the vacuum envelope of the tube, so that their attachment must be made vacuum-tight on the remaining parts of the tube wall. It is known this vacuum tightness Make connection in such a way that you the optical fiber disk to an existing metal Retaining ring attached by means of a glass solder.
Bei solchen bekannten Röhren mit einer Glaslotverbindung zwischen Lichtleitfaserscheibe und Haltering hat sich gezeigt, daß die Lebensdauer der Röhre verhältnismäßig kurz war. Es hat sich herausgestellt, daß offenbar Gasabsonderungen aus dem Glaslot heraus erfolgten, die mit der Zeit das Vakuum verschlechterten und die Fotokathodenschicht beschädigten. Man hat deshalb weiter versucht, diese Glaslotnaht zumindest im Röhreninneren mit einem weiteren Material abzudekken, um Gasausbrüchen der Glaslotschicht entgegenzuwirken. Auch diese Maßnahmen führten zu keinem befriedigenden Erfolg.In such known tubes with a glass solder connection between the optical fiber disk and the retaining ring it was found that the life of the tube was relatively short. It turned out that evidently gas secretions from the glass solder occurred, which deteriorated the vacuum over time and damaged the photocathode layer. Attempts have therefore been made to make this glass solder seam, at least in the Cover the inside of the tube with another material in order to counteract gas eruptions in the glass solder layer. These measures did not lead to any satisfactory results either.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, das ohne die Verwendung eines zusätzlichen Verbindungsmaterials eine dauerhafte Vakuundichtigkeit zu erzielen gestattetThe present invention is based on the object to specify a new method of the type mentioned above, without the use of an additional Permitted connecting material to achieve a permanent vacuum leak
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Haltering zusammen mit der eingesetzten Lichtleitfaserscheibe gleichmäßig auf eine erhöhte, etwas unterhalb der Erweichungstemperatur der Lichtleitfaserscheibe liegende Temperatur (Haltetemperatur) gebracht wird, daß dann mittels eines Hochfrequenzfeldes eine solche Erhitzung des Halterings erzeugt wird, daß der Haltering in die Lichtleitfaserscheibe einschmilzt daß dann nach Abschaltung des Hochfrequenzfeldes der eingeschmolzene Haltering und die Lichtleitfaserscheibe auf eine etwa der Haltetemperatur entsprechende Temperatur abgekühlt werden und diese Temperatur einige Zeit beibehalten wird und dann die Abkühlung auf Zimmertemperatur erfolgtAccording to the invention it is proposed that the retaining ring together with the optical fiber disk used evenly to an increased, slightly below the softening temperature of the optical fiber disk lying temperature (holding temperature) is brought that then by means of a high-frequency field such heating of the retaining ring is generated that the retaining ring melts into the optical fiber disk that then after switching off the high-frequency field Fused-in retaining ring and the fiber optic disk to a temperature corresponding approximately to the holding temperature Temperature are cooled and this temperature is maintained for some time and then the cooling takes place at room temperature
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß zur Herstellung der vakuumdiehien Verbindung keine zusätzlichen niedrig schmelzenden Lotmaterialien verwendet werden müssen, die einen negativen Einfluß auf das Röhrenvakuum ausüben könnten. Es hat sich erstaunlicherweise gezeigt daß eine einwandfreie vakuumdichte Verbindung dann möglich ist wenn man die erfindungsgemäii angegebenen Verfahrensschritte beachtet Dieses Verfahren ist bei verschiedenartigen Materialien anwendbar. Zweckmäßig ist jedoch darauf zu achten, daß da£ Wärmeausdehnungsvermögen der Lichtleitfaserscheibe und das des metallenen Halterings nicht all zu sehr voneinander abweichen.A major advantage of the invention is seen in the fact that to produce the vacuum diehien connection no additional low-melting solder materials have to be used, which have a negative Could influence the tube vacuum. It has been shown, surprisingly, that a flawless Vacuum-tight connection is possible if the method steps specified in the invention are carried out Note This procedure can be used for a variety of materials. However, it is useful to do so ensure that the thermal expansion capacity of the optical fiber disk and that of the metal retaining ring don't differ too much from each other.
Als besonders erstaunlich hat sich herausgestellt, daß keinerlei Schwierigkeiten bezüglich der Vakuumdichtigkeit in der Lichtleitfaserscheibe auftreten, da ja eine Lichtleitfaserscheibe auch aus in sich verschiedenen Glasmaterialien besteht und aufgrund dieser Tatsache verhältnismäßig wärmeempfindlich ist.It has been found to be particularly astonishing that there are no difficulties whatsoever with regard to the vacuum tightness occur in the optical fiber disk, since an optical fiber disk also consists of different ones There is glass materials and due to this fact is relatively heat-sensitive.
Anhand des in den Fig. 1 bis 3 abgestellten bevorzugten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.On the basis of the preferred shown in FIGS Exemplary embodiment, the invention is explained in more detail below.
Die F i g. 1 zeigt im Querschnitt einen Teil einer Bildverstärkerröhre mit einer Lichtleitfaserscheibe 1, einem metallenen Haltering 2 und einem weiteren Metallteil 3.The F i g. Fig. 1 shows in cross section part of an image intensifier tube with an optical fiber disk 1, a metal retaining ring 2 and a further metal part 3.
Auf der konkav gewölbten Innenfläche 4 der Lichtleitfaserscheibe 1 befindet sich in Form einer Schicht der Leuchtschirm oder die Fotokathode.On the concavely curved inner surface 4 of the optical fiber disk 1 is located in the form of a layer of Fluorescent screen or the photocathode.
Die Herstellung einer solchen Röhre erfolgt in der Weise, daß zunächst die Lichtleitfaserscheibe 1 mit dem
Metallring 2 vakuumdicht verbunden wird und dann zu einem späteren Zeitpunkt der äußere Flansch des Halteriiiges
2 mit einem weiteren das Vakuumgefäß der Röhre bildenden Metallteil 3 verschweißt wird.
In den F i g. 2 und 3 ist nun die vakuumdichte Verbindungssteile zwischen der Lichtleitfaserscheibe 1 und
dem metallenen Haitering 2 in zwei verschiedenen Verfahrensstufen dargestellt Dieser Bereich ist in F i g. 1
durch einen Kreis gekennzeichnet.
Zunächst wird die Lichtleitfaserscheibe 1 mit einer Ringfläche ihrer Stirnfläche 5 so in den Haltering 2 eingelegt,
daß sie die öffnung dieses Halteringes abdeckt. Nunmehr wird der Haltering zusammen mit der Lichtleitfaserscheibe
1 in einem Ofen langsam auf eine Temperatur erhitzt, die möglichst dicht unterhalb der Erweichungstemperatur
der Lichtleitfaserscheibe 1 liegt Diese Temperatur wird mit Haltetemperatur bezeichnet
und beträgt im allgemeinen zwischen 450° und 6500C,
insbesondere etwa 500° bis 5900C. Das Hochheizen darfSuch a tube is manufactured by first connecting the optical fiber disk 1 to the metal ring 2 in a vacuum-tight manner and then at a later point in time the outer flange of the holder 2 is welded to another metal part 3 forming the vacuum vessel of the tube.
In the F i g. 2 and 3, the vacuum-tight connecting parts between the optical fiber disk 1 and the metal retaining ring 2 are now shown in two different process stages. This area is shown in FIG. 1 marked by a circle.
First, the optical fiber disk 1 is inserted into the retaining ring 2 with an annular surface of its end face 5 in such a way that it covers the opening of this retaining ring. Now, the retaining ring is heated together with the Lichtleitfaserscheibe 1 in an oven slowly to a temperature below the softening temperature of the Lichtleitfaserscheibe 1 is located as close as possible, this temperature is referred to as holding temperature and is generally between 450 ° and 650 0 C, in particular approximately 500 ° up to 590 0 C. The heating up is allowed
nicht all zu schnell erfolgen, um Spannungsrisse in der Lichtleitfaserscheibe zu vermeiden. Nachdem nun Lichtleitfaserscheibe und Metallteil gleichmäßig auf diese Haltetemperatur hochgeheizt sind, erfolgt nun ein plötzliches Aufheizen des Halteringes mittels eines Hochfrequenzfeldes auf Temperaturen, die oberhalb der Schmelztemperaturen des Glases der Lichtieitfaserscheibe liegen. Eine solche Temperatur liegt bevorzugt zwischen 850° und 10500C, insbesondere bei 9500C Diese Aufheizung erfolgt so lange, bis sich der Haltering an den Berührungsstellen mit der Lichtleitfaserscheibe 1 in diese hineingeschmolzen hat Die Fig.2 zeigt den Zustand vor dem Hochfrquenz-Aufheizen des Ringes 2 und die F i g. 3 den Zustund nach dem erfolgten Hochfrequenz-Aufheizen des Ringes 2.do not take place too quickly in order to avoid stress cracks in the optical fiber disk. Now that the optical fiber disk and the metal part have been heated evenly to this holding temperature, the holding ring is suddenly heated up by means of a high-frequency field to temperatures above the melting temperature of the glass of the optical fiber disk. Such a temperature is preferably between 850 ° and 1050 0 C, in particular at 950 0 C This heating is carried out until the retaining ring at the contact points with the Lichtleitfaserscheibe 1 into it melted has the 2 shows the state before the Hochfrquenz- Heating up the ring 2 and the F i g. 3 the status after the high-frequency heating of the ring 2.
Nach Abstellen des Hochfrequenzfeldes wird die gesamte Anordnung wieder langsam auf die Haltetemperatur von etwa 550° absinken lassen und die gesamte Anordnung eine gewisse Zeit auf dieser Haltetemperatur gehalten. Bevorzugt wird diese Temperung bei Haitetemperatur etwa V« bis fünf Stunden, insbesondere ca. eine Stunde durchgeführt und danach die ge '-amte Anordnung langsam auf Zimmertemperatur abgekühltAfter the high-frequency field has been switched off, the entire arrangement slowly returns to the holding temperature Let it sink from about 550 ° and the entire arrangement at this holding temperature for a certain time held. This tempering at hold temperature is preferred about five to five hours, in particular about an hour, and then the entire arrangement slowly cooled to room temperature
Es hat sich gezeigt, daß dann, wenn die starke Aufheizung des Halteringes bei Ausgangstemperaturen dicht unterhalb des Erweichungspunktes der Lichtleitfaserscheibe erfolgt, eine Beschädigung der Lichtleitfaserscheibe praktisch ausgeschlossen wird, so daß sich eine vakuumdichte Anglasung ergibt, wobei als Anglasungsmaterialien lediglich die Gläser der Lichtleitfaserscheibe dienen. Wichtig ist auch dabei, daß nach der eigentlichen Anglasung mittels des Hochfrequenzfeldes dafür gesorgt wird, daß die gesamte Anordnung eine gewisse Zeit lang nicht unter die Haltetemperatur abgekühlt wird. Dieser gewisse Tempervorgang ist offenbar von ausschlaggebender Bedeutung dafür, daß die Vakuumdichtigkeit eingehalten wird.It has been shown that when the strong heating of the retaining ring at starting temperatures just below the softening point of the optical fiber disk occurs, damage to the optical fiber disk is practically excluded, so that a vacuum-tight glazing results, the only glazing materials being the glasses of the optical fiber disk to serve. It is also important that after the actual glazing by means of the high-frequency field for this it is ensured that the entire arrangement does not cool below the holding temperature for a certain period of time will. This certain tempering process is obviously of decisive importance for the vacuum tightness is adhered to.
Bevorzugt ist darauf zu achten, daß das Wärmeausdehnungsverhalten des metallenen Halterings sich von dem der Li.htleitfaserscheibe nicht all zu sehr unterscheidet. Ebenso ist es zweckmäßig, daß der metallene Haltering vor dem Anglasen an seiner Oberfläche oxidiert wird, da die Oberflächenoxidierung bekanntlich eine verbesserte Verbindung mit Gläsern eingeht.It is preferable to ensure that the thermal expansion behavior of the metal retaining ring differs from which the Li.htleitfaserscheibe is not too different. It is also useful that the metal retaining ring oxidizes on its surface before glazing is, since surface oxidation is known to form an improved bond with glasses.
Der Haitering besteht zweckmäßig aus einem Blechziehteil aus einer mit der Röhrentechnik üblichen Legierung, wie z. B. einer für Anglasungen geeigneten unter dem Namen Vacon bekannten Legierung.The retaining ring expediently consists of a sheet metal part made of an alloy customary with tube technology, such as B. an alloy known under the name Vacon which is suitable for glazing.
Hierzu 1 Biatt ZeichnungenIn addition 1 Biatt drawings
♦5♦ 5
Claims (4)
daß dann nach Abschaltung des Hochfrequenzfeldes der eingeschmolzene Haltering und die lichtieitfaserscheibe auf eine etwa der Haltetemperatur entsprechende Temperatur abgekühlt werden und diese Temperatur einige Zeit beibehalten wird und dann die Abkühlung auf Zimmertemperatur erfolgtthat then by means of a high-frequency field such a heating of the retaining ring is generated that the retaining ring melts into the optical fiber disk,
that then, after switching off the high-frequency field, the melted retaining ring and the fiber optic disk are cooled to a temperature approximately corresponding to the holding temperature and this temperature is maintained for some time and then the cooling takes place to room temperature
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Applications Claiming Priority (1)
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