DE2824637A1

DE2824637A1 - Mehrfachstift-vakuum-durchfuehrung

Info

Publication number: DE2824637A1
Application number: DE19782824637
Authority: DE
Inventors: Hajime Ishimaru
Original assignee: National Laboratory for High Energy Physics
Current assignee: National Laboratory for High Energy Physics
Priority date: 1977-06-05
Filing date: 1978-06-05
Publication date: 1978-12-07
Also published as: GB1578918A; JPS5534544B2; JPS54788A; DE2824637C2; US4176901A; FR2393446B1; FR2393446A1

Description

NATIONAL₁ LABORATORY FOR HIGH ENERGY PHYSICS
Aza Sekito
Oaza Maeno

Oohomachi, Tsukuba-Gun
Ibaraki-ken/Japan L 11.271/Fl/ost

mehrfachstift-vakuum-durchfUhrung

Die Erfindung betrifft eine Mehrfachstift-Vakuum-Durchführung
mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1, die eine . Verbindung von außen an eine elektrische Einrichtung in einem
Vakuumbehälter gestattet, insbesondere eine Durchführung,
die einem Keramik-Brennprozess ausgesetzt werden kann, mit
vielen Kontaktstiften für entsprechende elektrische Verbindun- ; gen mit einem Monitor in einem Protonen-Synchrotron od.dgl.. ;

Im allgemeinen werden Durchführungen, die im Zusammenhang mit . einem Synchrotron od.dgl. verwendet werden, bei hohen Temperaturen gebrannt, bevor sie eingesetzt werden, so daß sie die i Beibehaltung eines ultrahohen Vakuums nicht beeinträchtigen.

Aus diesem Grunde können Kunstharz-Isolatoren hier nicht

ί verwendet werden.

Es werden daher bei dieser Art einer Durchführung Keramikisolatoren eingesetzt. So können beispielsweise viele Kontaktstifte
kompakt in einer Stift-Halteeinrichtung aus Keramik gehalten
werden, die in einen Metall-Zylinder eingefügt ist, der in eine '. in der Wandung eines Vakuumbehälters vorgesehene Öffnung eingesetzt und damit verschweißt werden soll. Eine derartige Stift-

i Halteei-nrichtung aus Keramik ist schwierig herzustellen, ge- ; staltet die Verdrahtungsarbeit kompliziert und kann beim Brennenleicht brechen, wodurch die Luftdichtigkeit beeinträchtigt würde.'

009849/1030

-4-NATIONAi, LABORATORY FOR HIGH ENERGY PHYSICS

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vakuum-Durchführung zur j

Verfugung zu stellen, die gebrannt werden kann, die Her- :

stellung einer Keramik-Stift-Halteeinrichtung gestattet, die [

viele Kontaktstifte aus Metall aufnimmt, genügend Festigkeit ! aufweist, um das Brennen zu überstehen, und auf einfache Weise

eine elektrische Verbindung ermöglicht. ]

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Anspruch 1 gelöst. J

Eine mit den Merkmalen der Erfindung ausgestattete Vakuumuurchfünrung mit einer Vielzahl von Stiften ist einfach in der i Herstellung, da die scheibenförmige Stift-Halteeinrichtung aus ; Keramik derart eingeführt wird, daß sie an der an der Innen- ■ wandung des Metallzylinders ausgebildeten Abstufung anliegt und _; dichtend daran festgelegt ist. Zusätzlich ist die Tatsache,
daß die Stift-Halteeinrichtung und die Zylinder-Innenwandung j dichtend an einer Stelle festgelegt sind, die in axialer
Richtung verschoben zu derjenigen ist, an der die Stift-Halteeinrichtung und die Kontaktstifte dichtend festgelegt sind,' dahingehend förderlich, ein Brechen oder Springen der Stift-Halteeinrichtung beim Brennen zu verhindern. Eine verjüngte
Zone der Scheibe im selben Radialbereich wie die Festlegestellen der Stifte an der Scheibe unterstützt diesen Effekt.

i)as Vorsehen abgerundeter Einsteck-Enden an jedem Kontaktstift
erleichtert eine elektrische Verbindung zur Vakuumseite hin
durch die Verwendung eines Verbindungsstiftes mit einer entsprechenden Aussparung zum Aufnehmen des Einsteck-Endes. Zur
Seite der Atmosphäre hin kann mit jedem geeigneten,auf dem
Markt verfügbaren Stecker eine Verbindung mit einer Vielzahl ; von Kontaktstiften gleichzeitig erreicht werden. Auch in Fällen, in denen kein solch hohes Vakuum erforderlich ist, kann der j gleiche Stecker für eine elektrische Verbindung mit Geräten in

809849/1030

-5-NATIONAL LABORATORY FOR HIGH ENERGY PHYSICS

dem Vakuum verwendet werden.

Wenn beide Enden der Kontaktstifte von den entsprechenden
Enden des Metallzylinders aus eingekerbt sind, ist die Mehrfach-* Stift-Vakuum-üurchführung gemäß vorliegender Erfindung mit
jedem ihrer Enden selbsttragend, wenn sie auf einen Tisch od.
dgl. aufgelegt wird, wodurch die Kontaktstifte auf zufriedenstellende Weise geschützt werden.

Weiterhin übt das Schweißen dieser in eine im

Vakuumbehälter vorgesehene öffnung eingefügten Durchführung j

keinen nachteiligen Einfluß auf die Keramik-Stift-Halteein- _;

richtung aus, da an einem Ende des dünnen, zylindrischen j Wandungsabschnittes eine Dichtungs-Schweißnaht vorgesehen ist,

und es kann daher eine Verformung aufgrund des Schweißens i durch den schurzartigen, dünnen, zylindrischen Wandungsabschnitt}

gründlich absorbiert werden. I

Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen veranschaulichten (bevorzugten) Ausführungsbeispieles nachstehend näher
erläutert.

Es zeigen: -

Fig. 1 eine Endansicht, von der Seite betrachtet;

Fig. 2 eine weitere Endansicht, von der anderen Seite
betrachtet;

Fig. 3 eine Seitenansicht, teilweise als Querschnitt,
nach der Linie III-III der Fig. 2; und

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Verbindungsstiftes, in welchen der Kontaktstift der Durchführung einsetzbar
ist. ;

808849/1030

-6-NATIONAL LABORATORY FOR HIGH ENERGY PHYSICS

Ein den Hauptteil der Durchführung bildender Zylinder 1 (Fig. 1 bis 3) besteht aus einer Legierung, wie z.B. Kovar (Handelsbezeichnung) , die aus Eisen, Nickel, Kobalt und dergleichen zusammengesetzt ist. Der Zylinder 1 weist einen dünnen, zylindrischen Wandungsabschnitt la sowie einen dicken, zylindrischen Wandungsabschnitt Ib auf. Eine Abstufung Ic, die die beiden zylindrischen Wandungsteile la und Ib voneinander trennt, ist an der Innenwandung des Zylinders 1 ausgebildet.

Eine scheibenförmige Stift-Halteeinrichtung 2 aus Keramik (z.B. Aluminiumoxyd bzw. Tonerde, 98%), die als elektrischer Isolator dient, ist in den Zylinder 1 derart eingefügt, daß sie an der Abstufung Ic anliegt. Die Stift-Halteeinrichtung 2 ist im wesentlichen im Mittelbereich ihrer Mantelfläche 2b dichtend festgelegt, mit Ausnahme der sich verjüngenden Oberfläche 2a, die dem Vakuum zugewandt ist.

Die Stift-Halteeinrichtung 2 nimmt eine Vielzahl von Kontaktstiften 3 (z.B. zweiundzwanzig Kontaktstifte im beschriebenen Ausführungsbeispiel) auf, die durch diese parallel zur Achse ' des Zylinders 1 und parallel zueinander, regelmäßig voneinan- | der beabstandet und dichtend festgelegt hindurchgeführt sind. j Die Stelle A, an der die Kontaktstifte 3 dichtend an der Stift- ' Halteeinrichtung 2 festgelegt sind, ist in axialer Richtung nicht identisch mit der Stelle B, an der die Stift-Halteein- i richtung 2 dichtend an der Innenwandung des Zylinders 1 festge-j legt ist.

Die einzelnen Kontaktstifte 3 sind ebenfalls aus Legierungen wie z.B. "Konvar" gefertigt. Die Kontaktstifte 3 und der Zylinder 1 sind bis zu einer Dicke von ungefähr 2 μια vergoldet bzw. goldbeschichtet,um Rostbildung während des Brennens zu verhindern. Das äußere Ende/des schurzartigen, dünnen, zylindrischen Wandungsabschnittes la ist jedoch nicht goldbeschichtet,

809849/1030

282A637

-7-NATIONAL LABORARTORY FOR HIGH ENERGY PHYSICS

um eine gute Schweißfähigkeit sicherzustellen. Eine Dichtungsschweißnaht 5 ist zwischen dem nicht beschichteten Ende Id und der Kante 4a der in der Vakuumbehälter-Wandung 4 vorgesehenen öffnung ausgebildet.

Abgerundete Abschnitte 3a' und 3b' sind jeweils am Ende der Abschnitte 3a bzw. 3b des Kontaktstiftes 3 ausgebildet, dessen einer 3a der Atmosphäre ausgesetzt ist und dessen anderer 3b dem Vakuum ausgesetzt ist. Eine erweiterte Vertiefung 2c ist in den Stiftdurchführungen der Stift-Halteeinrichtung 2 für jeden Kontaktstift 3 derart vorgesehen, daß insbesondere der der Atmosphäre ausgesetzte Abschnitt 3a des Kontaktstiftes 3 ehe geeignete radiale Flexibilität aufweist. Die Kontaktstifte 3 sind in einem regelmäßigen geometrischen Muster angeordnet. Daher kann eine elektrische Verbindung gleichzeitig durch Ver- I wendung eines nicht gezeigten, handelsüblichen Steckers er- j folgen, dessen Buchsen den Enden 3a bzw. 3a' der Kontaktstifte ι 3 entsprechen. ί

Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, ist eine Vielzahl von Aussparungen 6 und VorSprüngen 7 an der Innen- bzw. der Außen- ; wandung des dicken, zylindrischen Wandungsabschnittes Ib derart ! vorgesehen, daß sie in entsprechende jeweils am Stecker vorge- ' sehene Vorsprünge und Aussparungen eingreifen können.

In analoger Weise kann nun der dem Vakuum ausgesetzte Abschnitt 3b des Kontaktstiftes 3 durch Verwendung eines ähnlichen: Steckers elektrisch angeschlossen werden. Auch kann ein Ver- ! bindungsstift 8 eingesetzt werden, der einen Endes eine j Buchsenöffnung 8a und anderen Endes eine Drahteinlegeöffnung : ob aufweist, in welche ein Draht eingelegt und durch Verklemmen,· Verlöten od.dgl. inniger Verbindung festgelegt ist (Fig. 4). Hierbei wird"ein Draht am Verbindungsstift 8 vorbereitend festgelegt und dann wird die Buchsenöffnung 8a auf das Ende 3b' des dem_Vakuum"ausgesetzten Abschnittes 3b des Kontakt-

809849/1030

-ö-NATIONAL LABORATORY FOR HIGH ENERGY PHYSICS

Stiftes 3 aufgesteckt. Dieses Verfahren gestattet ein einfacheres und schnelleres elektrisches Verbinden mit der Gruppe von Kontaktstiften 3, im Vergleich zu bekannten Verfahren, bei denen ein Draht an einem Kontaktstift nach dem anderen angelötet wurde.

Wenn diese Mehrfachstift-Vakuum-Durchführung an die Vakuumbehälterwandung 4 angeschweißt wird, absrobiert der schurzartige, dünne, zylindrische Wandungsabschnitt la die Verformung bzw. Verzerrung durch das Schweißen zumindest weitgehend und schützt dabei den zerbrechlichen Keramik-Stifthalter 2, der j

eine elektrische Isolierung zwischen Metallzylinder 1 und Kontaktstiften 3 bildet. Nach Beendigung des Schweißvorganges wird die geschweißte Fläche gereinigt, und zwar durch Bestrahlen mit Glasperlen.

In einem Test mit einem Helium-Leck-Detektor erwies sich, daß diese Mehrfachstift-Vakuum-Durchführung eine Leckrate von weniger als 10~ atom.cc.see. (cm s ).

Da die Stellen A und B, an denen die Metallteile und die Keramik dichtend aneinander festgelegt sind, genügend mechanische Festigkeit aufweisen und in axialer Richtung nicht identisch sind bzw. in axial beabstandeten Radialbereichen liegen, kann diese Durchführung einem Brennzyklus bzw. einer Brenntemperatur von 300 C standhalten.

Beide Enden 3a' und 3b¹ der Kontaktstifte 3 können von beiden Enden des Zylinders 1 aus eingekerbt werden, wodurch die Enden 3a' und 3b¹ frei von Stoßeinwirkung bleiben, wenn die Durchführung allein auf einen Tisch od.dgl. gelegt wird. Auch sind die Stoßbelastungen bei Einführen in entsprechende Buchsenteile geringer zu halten. Folglich kann eine Beeiriträchtigung der Luftdichtigkeit an den Stellen A und B, sowie ein Springen oder Brechen der Stift-Halteeinrichtung 2 sicher vermieden

809849/1030

— 9—
NATIONAL LABORATORY FOR HIGH ENERGY PHYSICS

werden. j

Da die elektrisch isolierende Stift-Halteeinrichtung 2 dieser j Durchführung aus Keramik besteht, bleibt sie stabil und ver- j liert nichts an Wirkung, wie z.B. eine Isoliereinrichtung aus J Kunststoff, sogar dann, wenn sie mit starken radioaktiven Strah^; len bestrahlt wird. ,;

Wie aus der vorangegangenen Beschreibung hervorgeht,wird eine ; kompakte Gruppe·von Kontaktstiften fest und sicher durch eine
in der erfindungsgemäß ausgebildeten, zu brennenden Mehrfach- j Stift-Vakuum-üurchführung vorgesehene Stift-Halteeinrichtung
hindurchgeführt und darin gehalten. Dadurch ergibt sich eine
günstige Widerstandsfähigkeit gegen hohes Vakuum, Brennen und
starke radioaktive Strahlung. Darüberhinaus werden die elektrischen Anschlußarbeiten und das Anschweißen an der Wandung des
Vakuumbehälters leichter und einfacher denn je gestaltet.

»09849/1030

Leerseite

Claims

NATIONAL· LABORATORY FOR HIGH ENERGY PHYSICS Aza Sekito,
Oaza Maeno,

Oohomachi, Tsukuba-Gun
! Ibaraki-ken/Japan L 11.271/Fl/ost

PATENTANSPRÜCHE

Mehrfachstift-Vakuum-Durchführung mit einem zu brennenden Keramikteil und einem Metallzylinder, dadurch gekennzeichnet , daß der Metallzylinder (1), der einen dünnen und einen dicken zylindrischen Wandungsabschnitt (la, Ib) und eine innere Abstufung (Ic) zwischen den beiden zylindrischen Wandungsabschnitten (la, Ib) aufweist, wobei in den Zylinder (1) eine scheibenförmige Stift-Halteeinrichtung

(2) aus Keramik eingefügt ist, die an der Abstufung (Ic) anliegt, an der Zylinder-Innenwandung dichtend festgelegt ist und eine Vielzahl parallel zueinander angeordneter Kontaktstifte (3) aus Metall aufweist, die durch die Stift-Halteeinrichtung (2) hindurchgeführt und darin dichtend festgelegt sind und an beiden Enden abgerundete Einsteckabschnitte (3a¹, 3b¹) aufweisen, daß eine Dichtungsschweißnaht (5) zwischen einem Ende (Id) des dünnen Wandungsabschnittes (la) und einem Vakuumbehälter ausgebildet ist, daß die Kontaktstifte (3) an beiden Enden von den entsprechenden Enden des Zylinders (1) aus eingekerbt sind und daß die Stift-Halteeinrichtung (2) und die Zylinder-Innenwandung an einer Stelle (B) dichtend festgelegt sind, die in axialer Richtung nicht identisch ist mit der Stelle (a), an der die Stift-Halteeinrichtung (2) und die Kontaktstifte(3) dichtend festgelegt sind.

803843/1030

-2-

^! NATIONAL LABORATORY FOR HIGH ENERGY PHYSICS
2. Menrfacnstift-Vakuum-Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stift-Halteeinrichtung (2) etwa im Mittelbereich ihrer Umfangsflache (2b) an der Innenfläche des dünnen, zylindrischen Wandungsabschnittes (la) dichtend festgelegt ist.
3. Menrfachstift-Vakuum-Durchführung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erweiterte Vertiefung (2c) in der Stift-Halteeinrichtung (2) für jeden Kontaktstift (3) vorgesehen ist, derart, daß insbesondere ein der Atmosphäre ausgesetzter Abschnitt (3a) des Kontaktstiftes (3) eine ausreichende radiale Flexibilität aufweist.

Ö098A9/1030