DE2903836A1

DE2903836A1 - Elektronenroehre

Info

Publication number: DE2903836A1
Application number: DE19792903836
Authority: DE
Inventors: Pierre Dolizy; Bertrand Souque
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-02-01
Filing date: 1979-02-01
Publication date: 1980-08-07
Also published as: FR2399300A1; GB2041635B; FR2399300B1; DE2903836C2; GB2041635A

Description

25-1.1979 Jf PHF 77-557

Elektronenröhre.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Elektronenröhre mit einer aus mindestens zwei Teilen bestehenden Umhüllung welche Teile mit einander zugewandten Verbindungsoberflächen versehen sind, welche Verbindungsoberflächen durch eine Druckabdichtung aus einem kalt verformbaren Metall hermetisch miteinander verbunden sind und wobei wenigstens eine der Verbindungsoberflächen durch eine Stirnfläche eines mit einem der Umhüllungsteile verbundenen hohlzylinderförmigen Metallkörpers gebildet wird.

IQ Eine derartige Elektronenröhre ist aus der

britischen Patentschrift 1.1^3.535 bekannt. Dabei handelt es sich um eine Röhre, deren Umhüllung einen ersten Teil mit einem metallenen Zylinder mit einer V—förmigen Rille und einen zweiten Teil mit einem metallenen Zylinder mit einem in diese Rille passenden V-förmigen Rand enthält.

Die V—förmige Rille ist mit einem kalt verformbaren Metall wie Indium, Zinn oder Blei versehen. Die hermetische Verbindung dieser Teile erfolgt dadurch, dass der V-förmige Rand in die V-förmige Rille gedrückt wird. Gemessen in der Unifangsrichtung der Dichtung ist dazu eine Kraft in der Grössenordnung von 10 kg/mm notwendig. Derartige grosse Kräfte sind aber nachteilig, wenn bei der Herstellung der Verbindung gläserne Umhüllungstelle im Spiel sind, weil diese unter dem Einfluss dieser Kräfte beschädigt werden.

Zum Herstellen einer zuverlässigen Verbindung ist es

030032/0270

25.1.1979 Jf PHF 77'-557

notwendig, die zu verbindenden Oberflächen zuvor gründlich zu reinigen. Das restlose Entfernen von Verunreinigungen aus einer V-förmigen Rille hat sich in der Praxis als sehr schwierig herausgestellt. Weiterhin ist diese Konstruktion aus praktischen Gründen auf kreisrunde Verbindungsoberflächen beschränkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Konstruktion zum mit Hilfe einer kalten Druckabdichtung hermetischen Verbinden von Umhülllingsteilen einer Elek— tronenröhre zu schaffen, wobei die zu verbindenden Obei"-flächen leicht gereinigt werden können und die für die Druckabdichtung erforderliche Druckkraft sehr gering ist.

Eine Elektronenröhre der eingangs erwähnten Art weist dazu nach der Erfindung das Kennzeichen auf, dass die durch die Stirnfläche gebildete Verbindungsoberfläche über ihren Umfang eine Breite von höchstens 0,4 mm aufweist und die der Stirnfläche zugewandte andere Verbindungsober— fläche im wesentlichen flach ist und über ihren Umfang eine Breite von mehr als 0,4 mm aufweist.

20. Zum Herstellen einer Druckabdichtung ist eine

nur geringe Druckkraft von einigen kg pro cm Länge gemessen entlang des Umfangs der Abdichtung notwendig. Dies macht die Erfindung durchaus geeignet zum Anwenden bei photo— elektrischen Röhren, wobei die Umhüllungsteile durch ein mit einer strahlungsempfindlichen Schicht versehenes Fenster und einen röhrenförmigen Umhüllungsteil gebildet werden. Wegen der Temperaturempfindlichkeit der strahlungsempfindlichen Schicht ist es dabei enränscht, die Druckabdichtung bei einer niedrigen Temperatur, z.B. Raumtemperatur herzustellen. Andererseits sollen die Druckkräfte zum Herstellen der Druckabdichtung möglichst gering sein, damit die Umhüllungsteile der Röhre nicht beschädigt werden.

Geeignete Dichtungs^erkstoffe sind z.B. Zinn, Indium, Blei oder eine Legierung wie Blei-Zinn, Indium-Zinn und Indium-Wismut.

Eine Ausfülirungsfox-m einer photoelektrischen Röhre nach der Erfindiing ist dadurch gekennzeichnet, dass

03 0032/0270

25.1.1979 I PHF 77-557

S 2803836

das Fenster sowie der röhrenförmige Umhüllungsteil mit einem hohl-zylinderförmigen Metallkörper versehen sind, wobei die einander zugewandten Stirnflächen der Körper durch eine Druckabdichtung miteinander verbunden sind und der Körper mit der schmälsten Verbindungsoberfläche in dem Fenster angeordnet ist. Die hohl-zylinderförmigen Körper bestehen vorzugsweise aus Legierungen aus Eisen, Nickel und Kobalt, deren Ausdehnungskoeffizient im wesentlichen dem des Werkstoffes der z.B. gläsernen Umhüllungsteile der Röhre entspricht.

Eine andere Ausführungsform einer photoelektrischen Röhre nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der hohl-zylinderförrnige metallene Körper, dessen

Verbindungsoberfläche eine Breite von höchstens O,k mm hat, 15

in dem röhrenförmigen Umhüllungsteil angeordnet ist und die derselben zugewandte Verbindungsoberfläche des Fensters aus einer auf dem Fenster vorgesehenen Metallschicht besteht.

Die auf der Verbindungsoberfläche des Fensters

vorgesehene Metallschicht ist als Haftschicht für den 20
Abdichtungswerkstoff wirksam. Diese Haftschichten, die auch auf den Verbindungsoberflächen der hohl-zylinderförmigen Metallkörper vorgesehen sein können, bestehen z.B. auf Nickel—Chrom, Nickel und Gold oder Kupfer bzw. Silber. Besteht das Fenster aus Magnesiumfluorid, Kalziumfluorid oder Lithiumfluorid, so besteht die Haftschicht vorzugsweise aus nacheinander Tantaloxid, Nickelchrom, Nickel und Gold oder Kupfer bzw. Silber.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der

. Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 für eine erste Ausführungsform einige

Phasen A b/e E zum Herstellen einer hermetis chen Abdichtung zwischen einem Fenster und einem röhrenförmigen Umhüllungs-,cteil einer photoelektrischen Röhre und

Fig. 2 eine andere Ausführungsform. In Fig. 1 sind die Stufen zur Herstellung einer Kaltpressschweissung nacheinander bei A, B, C, D und E

030032/0270

25.1.1979 * PHF 77-557

dargestellt. In allen Ansichten A, B, C, D, E sind ein Körper einer Röhre und ein Fenster im Schnitt mit 11 bzw. 12 bezeichnet. Zur Herstellung einer Verbindung ist der Röhrenkörper auf seiner Schnittfläche am Umfang mit einem Metallteil 13 versehen, der eine ebene Fläche 14 aufweist. Seinerseits ist das Fenster 12 mit einem dünnwandigen Metallzylinder 15 versehen, der zu den Flächen des Fensters 12 senkrecht ist. Das ausserhalb des Fensters liegende Ende dieses Zylinders ist mit 16 bezeichnet. Diese Metallteile 13» 15 sind in den Röhrenkörper 11 bzw. in das Fenster 12 eingeschmolzen. Wenn angenommen wird, dass dieses Fenster unddieser Röhrenkörper aus Industrieglas bestehen, sind diese Einschmelzungen z.B. beim Pressen dieses Körpers und dieses Fensters erhalten, wobei das Glas auf eine den Schmelzpunkt des Glases überschreitende Temperatur gebracht wird. Die Dicke des Endes i6 des Zylinders I5 ist gering in bezug auf die Breite der Oberfläche 14. Beispielsweise beträgt diese Dicke 0,2 mm, während die Breite der Fläche 14 1 bis 2 mm ist. Während der Stufe A werden der Ende 16 und der Fläche 14 eine Oberflächenbehandlung unterworfen, die aus einer Ätzung und einer Polierung besteht, um sie flach zu machen, wonach eine Reinigung und wieder eine Atzung durchgeführt wird. Sie werden anschliessend mit Metallschichten aus einem Metall überzogen, das leicht oberflächlich in die Teile 15 und 13

25
und später auch in das die Verbindung bildende Metall wandern muss. Nach einer Ausführungsform der Erfindung bestehen der Metallteil 13 und der Zylinder I5 aus einer unter der Bezeichnung "Dilver P" bekannten Legierung, das Dichtungsmaterial aus Indium und die Metallschichten aus Gold. Die auf ,-14 und 16 abgelagerten Goldschichten sind mit 17 bzw. 18 bezeichnet. Der Röhrenkörper 11 und das Fenster 12 sind übereinander angeordnet, derart, dass das Ende 16 und die Fläche 14 in einander gegenüber liegenden waagerechten Ebenen liegen. Bei der Umgebungstemperatur wird auf der Goldschicht I7 ein Indiumring I9 angebracht. Während der Stufe B des Verfahrens wird das Gebilde unter Vakuum auf eine die Schmelztemperatur des Indiums überschreitende

0 30032/0270

25.1.1979 5 PHP 77-557

> 2SO3836

Temperatur, z.B. 300 C, gebracht. Der Indiumring breitet sich über die Fläche 14 aus und nimmt dann die bei B angegebene Form an, wobei der Querschnitt des Indiumringes eine konvexe Form aufweist. Während der Stufe C nähert sich das Fenster 12 derart dicht dem Röhrenkörper 11, dass das Ende 16 des Zylinders 15» das mit der G-oldschicht 18 versehen ist, mit dem geschmolzenen Indiumring 19 in Berührung gerät und mit Indium befeuchtet -wird. Während der Stufe D werden das Fenster und der Röhrenkörper vonein-

^1t) ander entfernt. Wenn der Kontakt zwischen 19 und 16 unterbrochen wird, verbleibt auf 16 eine Indiumschicht 20, die durch Kapillaritätskräfte festgehalten wird. Dann lässt man das Gebilde auf die Umgebungstemperatur abkühlen. Während der Stufe E werden das Fenster 12 und der Röhrenkörper 11 wieder derart nahe beieinander gebracht, dass der Indiumring 19 und das Ende 16 mit der Indiumschicht 20 miteinander in Berührung sind. Während der Röhrenkörper, z.B. mit Hilfe nicht dargestellter Haltemittel fixiert wird, wird ein Druck auf die Fläche 21 des Fensters 12 in Richtung der Pfeile, wie 22, ausgeübt. Das Ende 16 des Zylinders 15» das mit der Indiumschicht 20 versehen ist, kehrt wieder in den Ring 19 zurück, wodurch eine Kaltpressschweissung erhalten wird. Der ausgeübte Druck ist wegen

der geringen Dicke des Endes 16 gering und entspricht 25

einer Kraft von weniger als 0,3 kg pro Millimeter Länge der Verbindung.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung bestehen die miteinander verbundenen Metallteile 13» 15 aus Eisen-Nickel-Kobalt-Legierungen (Fe-Ni-Co), wie die unter den Bezeichnungen "Dilver P", "Kovar", "Vacon" bekannten Legierungen, während das Dichtungsmaterial aus Indium besteht und die Haftschichten auf dem Fe-Ni-Co, die an Indium haften müssen, aus Gold bestehen. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf eine Verbindung zwischen Teilen aus Fe-Ni-Co mit Hilfe von Indium mit zwischengefügten Goldschichten beschränkt ist. Nach der Erfindung kann sehr gut eine Verbindiirig zwischen Teilen aus Fe-Ni-Co verwendet werden, wobei die Einlage aus Indium, aber wobei

030032/0270

25.1.1979 ■ < PHF 77-557

² 2SQ3836

die Haftschicht aus Kupfer oder Silber besteht. Im Falle von Teilen aus Fe-Ni-Co kann die Einlage aus Indium, Zinn, Blei oder einer Legierung, wie Zinn—Blei, Indium—Zinn oder Indium—¥ismut, bestehen. Es können Teile aus einem von Fe-Ni-Co verschiedenen Metall verwendet werden und dann wird die Art der Haftschicht an die der die genannten Teile und die Einlage bildenden Metalle angepasst. In allen Fällen können beim Pressvorgang verhältnismässig elementare mechanische Mittel verwendet werden, wobei die Druckkraft

™ immer gering ist und in der Grössenordnung eines kleinen Bruchteiles eines Kilogramms pro Millimeter Länge der Verbindung liegt.

Die Erfindung kann sich auf eine Elektronenröhre beziehen, von der einer der miteinander zu verbindenden Teile ein Fenster aus einem von Industrieglas verschiedenen Material, wie Siliziumoxidglas, Quarz, Aluminiumoxid, Korund oder Magnesiumfluorid (MgF_), Calciumfluorid (CaF ) oder Lithiumfluorid (LxF), ist. Es ist bekannt, dass es schwierig ist, innerhalb eines derartigen Fensters ein Metallring, insbesondere durch eine Presstechnik, anzubringen. Nach der Erfindung wird dieses Problem auf die - nachstehend an Hand der Fig. 2 beschriebene Weise gelöst. In dieser Figur ist wieder das Fenster 12 der Fig. 1 dargestellt, aber es besteht nun aus einem der oben angegebenen Materialien; auch ist der Röhrenkörper 11 dargestellt. Die gegenseitigen Lagen des Fensters und des Röhrenkörpers sind umgekehrt, wobei sich das Fenster unter dem Röhrenkörper befindet. In den Röhrenkörper 11 aus Glas ist der Metallzylinder 15» z.B. aus Fe-Ni-Co, eingeschmolzen, der ein

Ende 16 aufweist, das nach einer geeigneten Oberflächenbehandlung mit einer Goldschicht 25 überzogen wird. Es versteht sich, dass diese Ausführungsform auch im Falle eines Fensters aus Industrieglas angewandt werden kann. Auf dem Fenster 12 wird am Umfang eine Indiumschicht ZJ abgelagert. Vorher sind auf das Fenster Haftschichten 24 angebracht, deren Art von dem Material des Fensters abhängig ist. Diese Schichten bestehen nacheinander aus NiCr, Ni, und Au oder Cu oder Ag im Falle von Industrieglas,

030032/0270

25.1.1979 ' * PHF 77-557

Siliziumoxidglas, Quarz, Aluminiumoxid und Korund, während im Falle eines Fensters aus MgF , CaF₃ oder LiF denselben ScMchten eine Schient aus Ta. O vorangeht. Die Stufen des Verfahrens und der Zuschmelzung der Röhre sind dann gleich den Stufen B, C, D, E nach Fig. 1, wobei die Zuschmelzung durch einen auf den Röhrenkörper 11 ausgeübten Druck erfolgt.

Es sei bemerkt, dass in allen beschriebenen Aus— führungsformen der Querschnitt des Metallteiles mit schmaler Oberfläche nicht notwendigerweise kreisförmig gestaltet ist und dass die Erfindung infolge ihrer Einfachheit ebenso gut bei jeder anderen Form, z.B. einer elliptischen oder viel— eckigen Form, angewandt werden kann. Dies ist bei der bekannten Technik nicht der Fall, bei der die vakuumdichte Verbindung in der Praxis meistens dadurch stattfindet, dass einer der miteinander zu verbindenden Teile eine Drehbewegung in bezug auf den anderen Teil vollführt, um die Dichtigkeit der Einlageverbindung zu verbessern, wodurch eine kreisförmige Gestalt der zu verbindenden Metallteile erforderlich ist.

030032/0270

Leerseite

Claims

2303836.

25-01-1979 # PHF 77-557

Patentansprüche:

/ 1/ Elektronenröhre mit einer aus mindestens

zwei Teilen bestehenden Umhüllung welche Teile mit einander zugewandten Verbindungsoberflächen versehen sind, welche Verbindungsoberflächen durch eine Druckabdichtung aus einem kalt verformbaren Metall hermetisch miteinander verbunden sind und wobei wenigstens eine der "Verbindungsoberflächen durch eine Stirnfläche eines mit einem der Umhüllunsteile verbundenen hohlzylinderförmigen Metallkörpers gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Stirnfläche gebildete Verbindungsoberfläche über ihren Umfang eine Breite von höchstens 0,4 mm aufweist und die der Stirnfläche zugewandte andere Verbindungsoberfläche im wesentlichen flach ist und über ihren Umfang eine Breite von mehr als 0,4 mm aufweist.
2. Elektronenröhre nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die Röhre eine photoelektrische Röhre ist und die Umhüllungsteile durch ein mit einer strahlungsempfindlichen Schicht versehenes Fenster und einen, röhrenförmigen Umhüllungsteil gebildet werden.
3. Elektronenröhre nach Anspruch 2, dadurch

gekennzeichnet, dass das Fenster sowie der röhrenförmige Umhüllungsteil mit einem hohl-zylinderförmigen Metallkörper versehen sind., wobei die einander zugewandten Stirnflächen der Körper durch eine Druckabdichtung miteinander ver— bunden sind und der Körper mit der schmälsten Verbindungs-

030032/0270

25-01-1979 2 PHF 77-557

oberfläche in dem Fenster angeordnet ist.
4. Elektronenröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hohl-zylinderförmige metallene Körper, dessen Verbindungsoberfläche eine Breite von höchstens 0,4 mm hat, in dem röhrenförmigen Umhüllungsteil angeordnet ist und die derselben zugewandte Verbindungsoberfläche des Fensters aus einer auf dem Fenster vorgesehenen Metallschicht besteht. 5« Elektronenröhre nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hohl-zylinderförmige Metallkörper, dessen Verbindungsoberfläche eine Breite von höchstens 0,4 mm aufweist, im Querschnitt kreisrund, ellipsenförmig oder polygonal ist.

030032/027