DE2834135C3

DE2834135C3 - Verfahren zum Herstellen einer Wanderfeldröhre

Info

Publication number: DE2834135C3
Application number: DE2834135A
Authority: DE
Inventors: Wolf Ing.(Grad.) 8014 Neubiberg Wiehler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-08-03
Filing date: 1978-08-03
Publication date: 1981-11-26
Also published as: DE2834135B2; GB2027270B; DE2834135A1; US4270069A; IT1122329B; GB2027270A; IT7924636A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Wanderfeldröhre mit einer zwischen einem Elektronenstrahlerzeugungss>stem und einem Elektronenstrahlauffänger innerhalb einer massiven, aus Kupfer bestehenden Vakuumhülle angeordneten Verzögerungsleitung in Form einer Wendel oder einer Ring-Steg-Leitung, die aus Wolfram oder Molybdän besteht und mehreren parallel zur Verzögerungsleitung verlaufenden Haltestäben aus dielektrischem Material gestützt wird.

Ein derartiges Verfahren geht aus der DE-AS 08 090 als bekannt hervor. Bei diesem Verfahren wird die Vakiiumhiille zunächst erhitzt und erst dann der Wendelaufbati mit den Haltestäben eingeschoben.

Anschließend wird die Vakuumhülle durch Abkühlen aufgeschrumpft.

Das Aufschrumpfen einer aus Kupfer bestehenden Vakuumhülle ist beispielsweise auch aus der US-PS 32 93 478 bekannt.

Weiterhin bekannt sind Wanderfeldröhren mit einer innerhalb einer massiven metallischen Vakuumhülle der Röhre untergebrachten wendeiförmigen Verzögerungsleitung und einer Anzahl parallel zueinander längs

ίο 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 (DE-AS 19 37 704). Bei derartigen Wanderfeldröhren 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 auch bekannt, bei Wanderfeldröhren mit einer von diclektrisehen 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 ergib». 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

J5 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 die Aufgabe zugrunde, bei einer Wanderfeldröhre die Wärmeableitung von der Verzögerungsleitung möglichst optimal zu gestalten. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Herstellen einer Wanderfeldröhre der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die Haltestäbe an den Berührungsstellen mit einer Metallisierung versehen werden, daß die Vakuumhülle mit der Verzögerungsleitung und den Haltestäben in ein dickwandiges Metallrohr eingefügt wird, und daß diese Anordnung anschließend derart erhitzt wird, daß gleichzeitig die Haltestäbe mit der Verzögerungsleitung verlötet und die Vakuumhülle auf die Haltestiibe aufgeschrumpft wird. Die Hallestäbe bestehen dabei vorzugsweise aus Berylliumoxid.

Gemäß einem besonders vorteilhaften Verfahren

so 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 Hallestäben in die

Vakuumhülle und diese wiederum in ein dickwandiges Molybdänrohr eingefügt. Anschließend wird diese Anordnung auf eine Temperatur von 700 bis 95O⁰C erhitzt, so daß die Haltestäbe mit der Verzögerungsleitung verlötet werden und gleichzeitig die Vakuumhülle auf die Haltestäbe aufgeschrumpft wird.

Die vorliegende Erfindung hat den wesentlichen Vorteil, daß die Verbesserung der Wärmeableitung von der Verzögerungsleitung durch die kombinierte Löt- 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

Wolke 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 wurden beim Einschrumpfen durch S-^herbclastung 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.? einen Schnitt längs der Linie H-Il in F i g. 1.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Wanderfeldröhre weist 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 4 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 μηι.

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.

Die Verzögerungsleitung 4. die vorzugsweise aus Wolfram ode,· 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 Kupferschienten bzw. eine Kupferschicht zwischen zwei Goldschichten zu liegen. Damit sind grundsätzlich zwei verschiedene Lötarten möglich:

Bei einer Temperatur von 550 bis 75O^SC ergibt sich bei Druckbelastung der Lötstellen 5 eine Diffusionslötung oder bei einer Temperatur von ungefähr 950°C 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 Wärmeleiiungsquerschniit größer ist. Je nach Möglichkeit und Forderung kann das eine oder das andere Verfahren verwendet werden.
Gleichzeitig mit dem Lötvorgang erfolgt da;.

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 Bündei in die Vakuumhülle 6 eingeführt. Die Vakuumhülle 6

ίο 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

Γ5 1, 4, so daß ein leichtes Einschieben und anschließendes genaues Ausrichten der Haltestäbe 1 und der Verzögerungsleitung möglich ist. Die Haltestäbe 1 und die Verzögerungleitung 4 werden auch während der Temperaturbehandlung durch Wolfram-Federklam-

:ij mern 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

:s Temperaturen von 700 bis 950⁰C (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

ii ein Zersprengen des Molybdän-Mantels. Beim Abkühlen schrumpft Jas Kupferrohr entsprechend den Ausdehnungsdifierenzen 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 Wärmeübertragrng 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.

■so gleichzeitig mit dem Schrumpfvorgang gelötet. Falls eine Diffusionslötung erfolgen soll, ist es von Vorteil, wenn während der Abkühlphase bei ca. 600 C ein Haltepunkt bzw. eine flache Abkühlkurve für ca. 10 Minuten vorgesehen wird, um die Diffusionsphase unter Druckeinwirkung zu verlängern.

Ein Anlöten der pus BeO bestehenden Haltestäbe 1 an die aus Kupfer bestehende VakuumhüMe 6 ist wegen der Ausdehnungsunterschiede (über 1 mm. je nach Länge der Verzögerungsleitung 4) auf der ganzen

et) Länge der Versorgt.,igsleitung 4 schwierig. Es ist daher vorteilhaft, die aus BeO bestehenden Haltestäbe I an der Stelle der höchsten Temperaturbelastung, nämlich am Ende 10 der Verzögerungsleitung 4 auf einer kurzen Strecke mit der aus Kupfer bestehenden Vakuumhülle 6

(ο zu verlöten. Zu diesem Zweck müssen die Haltestäbe 1 lediglich an Jen entsprechenden Stellen metallisiert, sowie verkupfert und vergoldet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen einer Wanderfeldröhre mit einer zwischen einem Elektronenstrahlerzeugungssystem und einem Elektronenstrahlauffänger innerhalb einer massiven, aus Kupfer bestehenden Vakuumhülle angeordneten Verzögerungsleitung in Form einer Wendel oder einer Ring-Steg-Leitung, die aus Wolfram oder Molybdän besteht und von mehreren parallel zur Verzögerungsleitung verlaufenden Haltestäben aus dielektrischem Material gestützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestäbe (1) an den Berührungsstellen mit der Verzögerungsleitung zumindest teilweise mit einer Metallisierung (2) versehen werden, daß die Vakuumhülle (6) mit der Verzögerungsleitung (4) und den Haltestäben (1) in ein dickwandiges Metallrohr (7) eingefügt wird, und daß diese Anordnung anschließend derart erhitzt wird, daß gleichzeitig die Haltestäbe (1) mit der Verzögerungsleitung (<J) verlötet und die Vakuumhülle (6) auf die Haltestäbe (I) aufgeschrumpft wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, 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 der. Haltestäben (1) in die Vakuumhülle (6) und diese in ein dickwandiges Molybdänrohr (7) eingefügt werden und daß tiischließend diese Anordnung auf eine Temperatur von 700 bis 95O⁰C erhitzt wird, so daß die Haltes, ibe (1) mit der Verzögerungsleitung (4) verlötet und gleichzeitig die Vakuumhülle (6) auf die Haltestäbe (1) aufgeschrumpft wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestäbe an den Berührungsstellen mit der Verzögerungsleitung (4) mit einer punktförmigen Metallisierung (2) versehen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierung (2) an den Endender Haltestäbe (1) aufgebracht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Haltestäbe (1) aus Berylliumoxid verwendet werden.