DE2834135A1

DE2834135A1 - Wanderfeldroehre

Info

Publication number: DE2834135A1
Application number: DE19782834135
Authority: DE
Inventors: Wolf Ing Grad Wiehler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-08-03
Filing date: 1978-08-03
Publication date: 1980-02-14
Also published as: IT1122329B; GB2027270A; GB2027270B; IT7924636A0; DE2834135C3; DE2834135B2; US4270069A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA

78 P 1 1 3 6 BRD

Wanderfeldröhre

Die Erfindung "betrifft eine Wanderfeldröhre mit einer zwischen einem Elektronenstrahlerzeugungssystem und einem Elektronenstrahlauffänger innerhalb einer massiven metallischen Vakuumhülle angeordneten Verzögerungsleitung in Form einer Wendel oder einer Ring-Steg-Leitung, die gestützt ist von mehreren parallel zur Verzögerungsleitung verlaufenden Haltestäben aus dielektrischem Material, die in einem guten thermischen Kontakt mit der Vakuumhülle stehen.

Wanderfeldröhren mit einer innerhalb einer massiven metallischen Vakuumhülle der Röhre untergebrachten wendelförmigen Verzögerungsleitung und einer Anzahl parallel zueinander längs Mantellinien der Leitung angeordneten dielektrischen Haltestäben, die durch eine unrunde Formgebung des Innenquerschnitts der Vakuumhülle in ihrer seitlichen Lage fixiert sind und einen guten thermischen Kontakt zur Vakuumhülle aufweisen, sind bekannt (DE-AS 1 937 704). Bei derartigen Wander-

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Lf

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feldröhren soll neben einer guten Wärmeableitung von der Wendel zur Vakuumhülle stets eine feste und elastische Halterung des Wendelsystems gewährleistet sein. Aus der genannten DE-AS ist weiterhin bekannt, bei Wanderfeldröhren mit einer von dielektrischen Haltestäben gehalterten wendeiförmigen Verzögerungsleitung und einer aus Glas bestehenden Vakuumhülle, die zunächst durch Erwärmung aufgeweitete Vakuumhülle auf die Haltestäbe aufschrumpfen zu lassen, wodurch der Innenquerschnitt der Vakuumhülle unrund wird, so daß die Haltestäbe nach der Abkühlung in Längsnuten der Vakuumhülle gehaltert sind, was eine gute Fixierung der seitlichen Lage ergibt. Aus dieser DE-AS ist ferner bekannt, zur erschütterungsunempfindlichen Lagerung der Wendel, die Wendel mit den Haltestäben und diese wiederum mit der Vakuumhülle zu verlöten. Neben dem Nachteil einer komplizierten Herstellung einer solchen Anordnung ergibt sich dabei noch die zusätzliche Schwierigkeit, daß bei etwaigen Ausdehnungsunterschieden entweder die Lötstellen reißen können oder die keramischen Haltestäbe springen.

Da man im Laufzeitröhrenbau bestrebt ist, Röhren mit immer höheren Frequenzen zu entwickeln und damit zu kleineren Röhrenabmessungen kommt, gleichzeitig jedoch auch die geforderten Leistungen höher werden, bestimmt die erreichbare Wärmeableitung des Verzögerungsleitungssystems weitgehend die Realisierbarkeit der gewünschten Leistungsdaten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Wanderfeldröhre die Wärmeableitung von der Verzögerungsleitung möglichst optimal zu gestalten. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Wanderfeldröhre der

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- VPA 73 P j t 3 6 BRD eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Haltestäbe zumindest teilweise mit einer Metallisierung versehen und mit der Verzögerungsleitung verlötet sind und daß die Vakuumhülle auf die Haltestäbe aufgeschrumpft ist. Die Haltestäbe bestehen dabei vorzugsweise aus Berylliumoxid.

Gemäß einem besonders vorteilhaften Verfahren zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Wanderfeldröhre werden die Haltestäbe an den Berührungsstellen mit der Verzögerungsleitung mit einer Metallisierung versehen und diese wird erst mit einer Kupfer- und anschließend mit einer Goldschicht oder erst mit einer Gold- und anschließend mit einer Kupferschicht überzogen. Die Verzögerungsleitung wird galvanisch mit Kupfer oder Gold überzogen. Dann wird die Verzögerungsleitung mit den Haltestäben in die Vakuumhülle und diese wiederum in ein dickwandiges Metallrohr eingefügt. Anschließend werden die Haltestäbe mit der Verzögerungsleitung verlötet und gleichzeitig die Vakuumhülle auf die Haltestäbe aufgeschrumpft.

Die vorliegende Erfindung hat den wesentlichen Vorteil, daß die Verbesserung der Wärmeableitung von der Verzögerungsleitung durch die kombinierte Lot- und Schrumpftechnik erreicht wird. Dabei wird während nur eines Arbeitsganges die Verzögerungsleitung mit den Haltestäben verlötet und gleichzeitig die Vakuumhülle auf das Leitungssystem aufgeschrumpft.

Der Hauptvorteil der Zusammenlegung von Löten- und Schrumpfen in einem Arbeitsgang liegt darin, daß die genaue Lage der Haltestäbe in dreier-Teilung bzw. vierer-Teilung automatisch durch die Vakuumhülle gegeben ist.

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YPA 78 P 1 1 3 6 BRD Wollte man die Verzögerungsleitung mit den Haltestäben verlöten, wäre es nicht möglich, die geometrischen Abmessungen des Bündels durch Toleranzen und Lehren genau genug einzuhalten. Die Lötstellen würden beim Einschrumpfen durch Scherbelastung abreißen.

An Hand der Figuren der Zeichnung soll die Erfindung nachstehend mit weiteren Merkmalen näher erläutert werden. Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, sind in den Figuren unbezeichnet oder weggelassen. Es zeigt:
Fig. 1 einen Schnitt einer vereinfacht dargestellten

Wanderfeldröhre gemäß der Erfindung und Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II - II in Fig.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Wanderfeldröhre ^veist eine innerhalb einer massiven metallischen Vakuumhülle 6 angeordnete Verzögerungsleitung 4 in Form einer Ring-Steg-Leitung auf.

Die Haltestäbe 1, vorzugsweise aus BeO, sind an den späteren Berührungsstellen mit der Verzögerungsleitung . zweckmäßig mit einer punktförmigen Metallisierung 2 versehen (Mo-Mn-Verfahren oder ein beliebiges anderes Verfahren). Die so entstandenen Metallisierungspunkte werden dann mit einer dünnen Schicht Kupfer, anschließend mit einer Goldschicht versehen. Dies geschieht vorzugsweise durch galvanischen Auftrag und zwar jeweils in einer Schichtdicke von 3 bis 5/um.

Zur einfacheren Handhabung bei der späteren Montage der Haltestäbe 1 erhalten diese auf einer Stirnseite einen Orientierungsstrich 3 mit aufmetallisiert, der die Fluchtung der Punktreihe der Metallisierung angibt.

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Die Verzögerungsleitung 4, die vorzugsweise aus Wolfram oder Molybdän besteht, erhält zweckmäßig einen galvanischen Überzug aus Kupfer oder Gold mit einer Schichtdicke von 3 bis 5/um. Aufgrund dieser Schichtüberzüge kommt beim Lötvorgang eine Goldschicht zwischen zwei Kupferschichten bzw. eine Kupferschicht zwischen zwei Goldschichten zu liegen. Damit sind grundsätzlich zwei verschiedenen Lötarten möglich:

Bei einer Temperatur von 550 bis 750⁰C ergibt sich bei Druckbelastung der Lötstellen 5 eine Diffusionslötung oder bei einer Temperatur von ungefähr 95O⁰C kann eine Schmelzlötung durch die sich bildende Gold-Kupfer-Legierung vorgenommen werden.

Eine Schmelzlötung hat den Vorteil einer besseren Wärmeableitung, da durch Hohlkehlenbildung der wirksamere Wärmeleitungsquerschnitt größer ist. Je nach Möglichkeit und Forderung kann das eine oder das andere Verfahren verwendet werden.

Gleichzeitig mit dem Lötvorgang erfolgt das Einschrumpfen des Leitungssystems 1, 4 in die Vakuumhülle 6. Zunächst werden die Verzögerungsleitung 4 und die Haltestäbe 1 in eine nicht dargestellte Montagevorrichtung eingelegt und dann als Bündel in die Vakuumhülle 6 eingeführt. Die Vakuumhülle 6 besteht vorzugsweise aus Kupfer und hat ein drei- bzw. vierkantiges Innenprofil eingearbeitet, je nachdem, ob ein drei-Stab- oder ein vier-Stabsystem verwendet wird. Die Abmessungen des Innenprofils sind um 0,05 - 0,1 mm größer als die Maße des Leitungssystems 1, 4, so daß ein leichtes Einschieben und anschließendes genaues Ausrichten der Haltestäbe 1 und der Verzögerungsleitung möglich ist. Die Haltestäbe 1 und die Verzögerungsleitung 4 werden

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VPA 73 P i|35 BRD auch während der Temperaturbehandlung durch Wolfram-Federklammern in ihrer Lage festgehalten. Der fertig montierte Aufbau wird dann in ein dickwandiges, gut passendes Metallrohr 7 geschoben, das vorzugsweise aus Molybdän besteht. Die Lage zueinander ist durch einen Anschlag 8 bestimmt. Beim Erhitzen des Aufbaus auf Temperaturen von 700 bis 95O⁰C (je nach gewünschter Lötmethode) in einem Schutzgas- oder Vakuum-Lötofen ergibt sich aufgrund der Ausdehnungsdifferenz von dem bevorzugt verwendeten Molybdän zu Kupfer ein Andrücken der aus Kupfer bestehenden Vakuumhülle 6 an das aus Verzögerungsleitung 4 und Haltestäben 1 bestehende Leitungssystem. Das Kupfer wird an seiner Ausdehnung nach außen durch das massive Molybdänrohr gehindert, kann also im wesentlichen nur nach innen ausweichen. Die Duktilität des Kupfers verhindert ein Zersprengen des Molybdän-Mantels. Beim Abkühlen schrumpft das Kupferrohr entsprechend den Ausdehnungsdifferenzen auf das Leitungssystem auf. Beispielsweise ergibt sich bei einem Durchmesser von 15 mm (Kupferrohr innen) ein Schrumpfmaß von ca. 0,1 mm. Dadurch werden sehr große Druckkräfte im Leitungssystem erzeugt, die eine sehr gute Wärmeübertragung auch an den ungelöteten Berührungsstellen 9 (BeO-Stäbe/Kupferrohr) ergeben. Die Verzögerungsleitung 4 wirkt in dieser Anordnung als steifes Federelement, das auch später im Betrieb der Wanderfeldröhre immer für einen guten Anpreßdruck sorgt.

Die Berührungspunkte 5 der Verzögerungsleitung 4 mit den Haltestäben 1 werden, wie bereits erwähnt, gleichzeitig mit dem SchrumpfVorgang gelötet. Falls eine Diffusionslötung erfolgen soll, ist es von Vorteil, wenn während der Abkühlphase bei ca. 600⁰C ein Halte-

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punkt bzw. eine flache Abkühlkurve für ca. 10 Minuten vorgesehen wird, um die Diffusionsphase unter Druckeinwirkung zu verlängern.

Ein Anlöten der aus BeO bestehenden Haltestäbe 1 an die aus Kupfer bestehende Vakuumhülle 6 ist wegen der Ausdehnungsunterschiede (über 1 mm, je nach Länge der Verzögerungsleitung 4) auf der ganzen Länge der Versorgungsleitung 4 schwierig. Es ist daher vorteilhaft, die aus BeO bestehenden Haltestäbe 1 an der Stelle der höchsten Temperaturbelastung, nämlich am Ende 10 der Verzögerungsleitung 4 auf einer kurzen Strecke mit der aus Kupfer bestehenden Vakuumhülle 6 zu verlöten. Zu diesem Zweck müssen die Haltestäbe 1 lediglich an den entsprechenden Stellen metallisiert, sowie verkupfert und vergoldet werden

2 Figuren

6 Patentansprüche

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Claims

VPA

Patentansprüche

Q.

Wanderfeldröhre mit einer zwischen einem Elektronenstrahlerzeugungssystem und einem Elektronenstrahlauffänger innerhalb einer massiven metallischen Vakuumhülle angeordneten Verzögerungsleitung in Form einer Wendel oder einer Ring-Steg-Leitung, die gestützt ist von mehreren parallel zur Verzögerungsleitung verlaufenden Haltestäben aus dielektrischem Material, die in einem guten thermischen Kontakt mit der Vakuumhülle stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestäbe (1) zumindest teilweise mit einer Metallisierung (2) versehen sind und mit der Verzögerungsleitung (4) verlötet sind, und daß die Vakuumhülle (6) auf die Haltestäbe (1) aufgeschrumpft ist.
2. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Haltestäbe (1) an den Berührungsstellen mit der Verzögerungsleitung (4) eine punktförmige Metallisierung (2) aufweisen.
3. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung (2) an den Enden der Haltestäbe (1) aufgebracht ist.
4. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestäbe (1) aus Berylliumoxid bestehen.
5. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumhülle (6) aus Kupfer besteht.

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ORIÖINAL INSPECTED

- 2 - VPA ^{78 P 11 3 6}
6. Verfahren zum Herstellen einer Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet , daß die Haltestäbe (1) an den Berührungsstellen mit der Verzögerungsleitung (4) mit einer Metallisierung (2) versehen werden und diese erst mit einer Kupfer- und anschließend mit einer Goldschicht oder erst mit einer Gold- und anschließend mit einer Kupferschicht überzogen wird, daß die Verzögerungsleitung (4) galvanisch mit Kupfer überzogen wird, daß die Verzögerungsleitung (4) mit den Haltestäben (1) in die Vakuumhülle (6) und diese in ein dickwandiges Metallrohr (7) eingefügt werden und daß anschließend die Haltestäbe (1) mit der Verzögerungsleitung (4) verlötet und gleichzeitig die Vakuumhülle (6) auf die Haltestäbe

(1) aufgeschrumpft wird.

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