DE4112175A1 - Wanderfeldroehre und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wanderfeldröhre sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Wander­ feldröhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine Wanderfeldröhre der eingangs genannten Art ist z. B. aus der DE-OS 15 41 032 bekannt. Bei dieser Röhre sind die einzelnen Windungen der wendelförmigen Verzögerungsleitung in Aktivlottechnik mit den sie tragenden Keramikstäben verlötet. Durch verlaufendes Lotmaterial können vom Lot bedeckte Bereiche z. B. auf den Keramikstäben entstehen, die das Hochfrequenzverhalten des Verzögerungsleitungs-Be­ reiches unerwünscht beeinflussen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bezüglich des Hochfrequenzverhaltens verbesserte Wan­ derfeldröhre anzugeben, bei der darüberhinaus eine sichere und gut wärmeleitende Befestigung der Wendelleitung an den Keramikstäben gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Pa­ tentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere fortschrittliche Ausführungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Die Figur zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Schweißlehre wie sie zweckmäßig zur Durchführung der Dif­ fussionsverbindung zwischen Wendelleitung 1 und den kera­ mischen Haltestäben 2 verwendet wird. Die Schweißlehre 3 umfaßt im wesentlichen drei Druckstempel 4 und drei Preß­ backen 5 im Falle der Herstellung einer zwischen drei Ke­ ramikstäben 2 gehalterten wendelförmigen Verzögerungslei­ tung 1.

Mit Hilfe dieser Lehre 3 werden die drei Keramikstäbe in vorgegebener Lage in Pfeilrichtung gegen die Wendelleitung 1 gepreßt und gleichzeitig die Keramikstäbe und die Wen­ delleitung auf eine Temperatur erhitzt, die so hoch ist, daß das Material der Wendelleitungsoberfläche im Bereich seiner Berührung mit den Keramikstäben eindiffundiert, ohne daß es zu einem Schmelzen dieses Materials kommt. Dieser Festkörperdiffusions-Vorgang geht sehr langsam vor sich, so daß die Druckanordnung und die Erhitzung einige Zeit, insbesondere einige Stunden wie z. B. 1 bis 5 Stunden aufrechterhalten werden sollte. Die Erhitzung erfolgt zweckmäßig, indem man die Schweißlehre 3 längere Zeit in einem Ofen erhitzt und zwar in einer Stickstoff- und/oder Wasserstoffatmosphäre. Die Erhitzung kann aber auch unter Vakuum erfolgen. Die unterhalb der Schmelztemperatur des Oberflächenmaterials der Wendelleitung liegende Diffusi­ onstemperatur wird zur Beendigung des Verbindungsvorgangs langsam, insbesondre exponentiell abgesenkt.

Die Keramikstäbe 2 bestehen aus einer gut wärmeleitenden Carbid-Nitrid- oder Oxidkeramik. Die Wendelleitung 1 be­ steht aus einem gewendelten Draht aus einem hochschmelzen­ den Metall. Bevorzugte Metalle für diesen Zweck sind Mo­ lybdän und Wolfram.

An der Oberfläche, zumindest in den Bereichen, in denen die Wendelleitung 1 die Keramikstäbe 2 berührt, ist eine für die Diffusionsverbindung geeignete Metallschicht auf­ gebracht. Als Metalle eignen sich Titan, Zirkonium, Haf­ nium oder insbesondere Gold oder Kupfer oder eventuell auch AG. Zweckmäßig ist die gesamte Oberfläche der Wen­ delleitung mit einem solchen Material beschichtet.

Die Beschichtung der Wendelleitung erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß das Beschichtungsmetall in mehreren dünnen Lagen nacheinander aufgebracht wird, wobei jeweils ein Glühprozeß zwischengeschaltet wird. Das Glühen erfolgt bei Temperaturen etwas unterhalb der Schmelztemperatur des zur Beschichtung verwendeten Materials, wobei das Keramik­ material der Wendelleitung eine Schmelztemperatur besitzt, die höher ist als die des Beschichtungsmetalls. Bei bevor­ zugten Ausführungsbeispielen bestanden die Keramikstäbe aus einer BeO-Keramik und die Wendelleitung entweder aus mit Kupfer beschichtetem Molybdän oder aus mit Gold be­ schichtetem Wolfram. Wichtig bei der Durchführung des Dif­ fusionsverbindungsverfahrens war, daß die Erhitzung bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Be­ schichtungsmetalls lange genug vorgenommen wurde. Wanderfeldröhren mit in dieser Art an den Keramikstäben befestigten Wendel-Verzögerungsleitungen besaßen eine sehr gute Wärmeableitung von der Wendelleitung, sehr genaue und reproduzierbare Hochfrequenzeigenschaften sowie eine hohe Schockfestigkeit.

Die bei der Diffusionsschweißverbindung angewendeten Tem­ peraturen befragen etwa das 0,5- bis 0,95fache, insbeson­ dere das 0,95- bis 0,7fache der Schmelzpunkttemperatur der zu verbindenden Materialien. Diese Temperaturen werden etwa 1-5 Stunden gehalten.

Claims (11)

1. Wanderfeldröhre mit einer zwischen Keramikstäben ge­ halterten und an diesen befestigten wendelförmigen Verzö­ gerungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß die Befesti­ gung an den Berührungsstellen zwischen den Wendelwindungen und den Keramikstäben eine Hochtemperatur-Diffusions­ schweißverbindung ist.

2. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wendelleitung zumindest an ihrer Oberfläche in den Verbindungsbereichen aus Titan, Zirkonium, Hafnium oder insbesondere Gold oder Kupfer besteht.

3. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wendelleitung aus einem hochschmelzenden Metall, insbesondere Molybdän oder Wolf­ ram besteht und ihrer Oberfläche zumindest teilweise mit einem oder mehreren der Metalle Titan, Zirkonium, Hafnium oder insbesondere Gold oder Kupfer beschichtet ist.

4. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Keramikstäbe aus einer gut wärmeleitenden Carbid-, Nitrid- oder Oxidkeramik, insbe­ sondere aus BeO-Keramik bestehen.

5. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wendel aus mit Kupfer be­ schichtetem Molybdän oder aus mit Gold beschichtetem Wolf­ ram besteht.

6. Verfahren zum Herstellen einer Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusions-Schweißverbindung bei Anwendung von Druck und einer Temperatur vorgenommen wird, die ca. 3% bis 40%, vorzugsweise 5%-30%, insbesondere 5% bis 20% unterhalb der Schmelztemperatur des die Keramikstäbe berührenden Metalls der Wendelleitung beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druck- und Temperaturbehandlung über einen Zeitraum von mehreren Stunden, vorzugsweise 1 bis 7 Stunden, insbe­ sondere 1 bis 5 Stunden vorgenommen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Temperatur und Druckbehandlung in einer Stickstoff-, Wasserstoff- oder Stickstoff-Wasserstoffatmo­ sphäre oder im Vakuum durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung der aus hochschmel­ zendem Metall, insbesondere Molybdän oder Wolfram beste­ henden Wendel mit dem für die Diffusionsverbindung ge­ eigneten Metall in mehreren aufeinanderfolgenden Aufbring­ vorgängen erfolgt und nach den Aufbringvorgängen jeweils Glühvorgänge bei Temperaturen vorgenommen werden, die 10% bis 50%, vorzugsweise 15% bis 40% unterhalb der Schmelztemperatur des Beschichtungsmaterials liegen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abkühlphase des Diffusionsver­ bindungsprozesses die Temperatur exponentiell abklingt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikstäbe vor dem Verbindungsprozeß zumindest teilweise an ihrer Oberfläche mit einem Hochfrequenzdämpfungsmaterial wie z. B. mit einer Kohle­ schicht insbesondere durch Bedampfen beschichtet werden.