DE3427283A1

DE3427283A1 - Hohlleiterelement fuer mikrowellen

Info

Publication number: DE3427283A1
Application number: DE19843427283
Authority: DE
Inventors: Wilhelm 8000 München Spensberger
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date: 1984-07-24
Filing date: 1984-07-24
Publication date: 1986-01-30
Also published as: US4646040A; JPS6141201A; JPH022323B2; EP0169472A3; EP0169472A2

Description

11635 Dr.v.B/Sehä/48

Max-Planck-Gesellschaft

zur Förderung der Wissenschaften e.V.,

Bunsenstrasse 10, 3400 Göttingen

Hohlleiterelement für Mikrowellen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hohlleiterelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Insbesondere betrifft die Erfindung ein Hohlleiterelement für eine gasgefüllte Mikrowellen-Hohlleiteranordnung vorgegebener Nennwellenlänge, das einen Gasaustausch zwischen dem Inneren der Hohlleiteranordnung und der äußeren Umgebung ermöglicht.

Hohlleiteranordnungen für große Mikrowellenleistungen von beispielsweise mehreren 100 kW pro Hohlleiter bei Frequenzen bis wesentlich über 300 MHz werden z.B. in der Plasmaphysik, bei Fusionsreaktoren, Beschleunigern und dergl. benötigt. Bei Frequenzen von etwa 100 GHz haben die Hohlleiter bereits relativ kleine Durchmesser, so daß bei hohen Mikrowellenleistungen im Inneren der Hohlleiter sehr hohe elektrische Feldstärken auftreten. Zur Beherrschung der hohen elektrischen Feldstärken ist es bekannt, Mikrowellen-Hohlleiter mit einem gut isolierenden, gegebenenfalls unter Überdruck stehenden Gas zu füllen. Trotzdem führen die hohen Feldstärken jedoch gelegentlich zu inneren

Überschlägen. Bei einem solchen Überschlag entstehen gasförmige Verbindungen, die die Durchschlagsfestigkeit des Gases im Inneren des Hohlleiters beeinträchtigen. Um diese unerwünschte Folge eines inneren Überschlages" zu vermeiden, ist es erforderlich, das sich im Inneren des Hohlleiter befindende isolierende Gas laufend auszutauschen.

Bisher gibt es jedoch noch keine Hohlleiterelemente, die einen Gasaustausch ermöglichen, ohne gleichzeitig die Fortleitung der Mikrowellenenergie zu dämpfen oder Mikrowellenenergie nach außen durchzulassen.

Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein Hohlleiterelemente anzugeben, das sowohl einen Austausch des in seinem Inneren befindlichen Gases ermöglicht, gleichzeitig aber auch keine Mikrowellenenergie in die Umgebung austreten läßt und die sich in seinem Inneren ausbreitende Mikrowellenenergie nicht wesentlich dämpft.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Hohlleiterelement gelöst.

Das vorliegende Hohl leiterstück oder -element aus gasdurchlässigem, zumindest an der Innenseite elektrisch leitfähigem Sinterwerkstoff, insbesondere Sintermetall, ermöglicht einen schnellen Gasaustauch, ohne die Mikrowellenenergie nennenswert zu dämpfen. Gleichzeitig wird auch die Kühlung der Wand verbessert.

C

Die Wand des Hohlleiterelements kann ganz oder teilweise aus Sinterwerkstoff bestehen. Die Poren, die von der Innenseite zur Außenseite der Wand durchgehen, haben zumindest an der Innenseite maximale Abmessungen, die wesentlich kleiner sind als die Nennwellenlänge der Mikrowellen-Hohlleiteranordnung.

Das Hohlleiterelement kann ein Hohlleiterstück mit z.B. rechteckigem, rundem oder elliptischem Querschnitt sein und an seinen Enden Öffnungen und Anschlüsse aufweisen, die denen der übrigen Hohlleiteranordnung entsprechen. Das Hohlleiterelement kann also bei einer Hohlleiteranordnung mit rundem Querschnitt kreisrunde Öffnungen gleichen Durchmessers wie die Hohlleiter der übrigen Hohlleiteranordnung aufweisen und bei Rechteckhohlleitern rechteckige Öffnungen gleicher Abmessungen.

Als Sinterwerkstoff können Sintermetalle aus reinen Metallen oder Metallegierungen verwendet werden. Die Wand des Hohlleiterelements kann aber auch aus innen porös metallisierter Sinterkeramik bestehen. Auch bei Verwendung von Sintermetall kann die innere Oberfläche des Hohlleiterelements durch Beschichten mit einem gut leitendem Metall (Metallspritzen, Bedampfen oder galvanisches Metallisieren) für die Fortleitung von Mikrowellen gewünschter Schwingungsmuster weitgehend entdämpft werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Mikrowellen-Hohlleiterelement mit rundem Querschnitt gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und

Fig. 2 eine stark vergrößerte Querschnittsansicht eines Teiles der Wand des in Fig. 1 dargestellten Hohlleiterelements.

In Fig. 1 ist ein Hohlleiterelement in Form eines Hohlleiterabschnittes ΊΟ dargestellt, der ein Hohlleiterstück 12 mit im Querschnitt kreisförmiger Wand enthält, die einen an beiden Enden offenen langgestreckten Hohlraum 16 einschließt und an den Enden mit Anschlußflanschen 14 versehen ist.

Das Hohlleiterstück ist außen von einem gasdichten und druckfesten Mantel 11 umgeben, der mit den Flanschen 14 gasdicht verbunden ist. Der Mantel 11 hat einen Anschlußstutzen mit einem einstellbaren oder beliebig zu öffnenden oder zu schließenden Ventil 13 zur Druckhaltung und zur Regulierung des Gasaustausches vom Inneren des Hohlleiterstückes nach außen.

Wie Fig. 2 zeigt, besteht die das Hohlleiterstück 12 bildende Wand 18 ganz oder zum Teil (z.B. bei einem Rechteckhohlleiter an den Schmalseiten) aus einem Sinterwerkstoff 20, z. B. Sintermetall, der offene Poren 22 aufweist, die von der Innenseite sich zur Außenseite 26 der Wand 18 durchgehen. Die Innenseite der Wand kann eine die Öffnungen der Poren im wesentlichen frei lassende, im Vergleich zur Dicke der Wand dünne Schicht 28 aus einem elektrisch gut leitenden Metall, z.B. Silber, tragen. Die

maximalen Abmessungen d der Poren 22 sind zumindest an der Innenseite 24 der Wand wesentlich kleiner als die Nennwellenlänge der Mikrowellenleiteranordnung, vorzugsweise kleiner als 1/100 der Nennwellenlänge.

Der Hauptteil der Wand 18 kann auch aus Sinterkeramik bestehen, in diesem Falle ist dann die leitfähige Schicht 28 auf der Innenseite notwendig.

Die Erfindung läßt sich auch bei anderen Hohlleiterelementen als dem beschriebenen geraden Hohlleiterstück anwenden, z. B. Richtungskopplern, Verzweigungen, Hohlraumresonatoren und dergl. Bei inhomogener Strombelastung der Innenwand des Hohlleiterelements kann man die beschriebene Verwendung von Sinterwerkstoff auf die weniger hoch belasteten Wandteile beschränken.

Claims

1. Hohlleiterelement für eine gasgefüllte Hohlleiteranordnung für Mikrowellen vorgegebener Nennwellenlänge, welches eine einen Hohlraum (16) begrenzende Wand aufweist, die zumindest an ihrer inneren, an den Hohlraum angrenzenden Seite aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Wand (18) aus Sinterwerkstoff (20) mit vom Hohlraum (16) zur Außenseite der Wand durchgehenden Poren (22) besteht, deren maximale Abmessungen (d) an der Innenseite der Wand klein gegen die Nennwellenlänge der Mikrowellen-Hohlleiteranordnung ist.

2. Hohlleiterelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen einer Druckdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite der Wand.

3. Hohlleiterelement nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die den Hohlraum (16) begrenzende Wand (18) von einem druckfesten und gasdichten, mit einem Ventil versehenen Mantel (11) umgeben ist.

4. Hohlleiterelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche des aus Sinterwerkstoff bestehenden Teiles der Wand mit einem elektrisch gut leitenden Metall beschichtet ist.

5. Hohlleiterelement nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sinterwerkstoff aus einem Metall oder einer Metallegierung besteht.

6. Hohlleiterelement nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Sinterwerkstoff aus Sinterkeramik besteht.