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Aus mehreren Teilen zusammengesetzte Entladungsröhre Es sind elektrische
Entladungsröhren für hohe Spannungen bekannt, bei denen das Vakuumgefäß mehrere
Abteile aufweist, die miteinander zusammenhängen und einen gemeinsamen Vakuumraum
einschließen. Die Herstellung solcher zusammengesetzter Röhren, vornehmlich die
Bildung der Gefäßwand, aber auch die Entgasung bereitet Schwierigkeiten. Im allgemeinen
erfolgt die Herstellung von Entladungsröhren leichter, wenn es sich um kleinere
Einheiten handelt.
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Es ist schon bekannt, Hochspannungsentladungsröhren mit stufenartiger
Beschleunigung der Elektronen aus mehreren Teilen herzustellen, die jede für sich
evakuiert sind und die mit einem kleinen Abstand hintereinander angeordnet werden,
derart, daß die durch ein dünnes Fenster aus dem einen Teil heraustretenden Elektronen
eine kurze Luftstrecke durchlaufen und durch ein zweites Fenster in einen weiteren
Teil hineintreten können, in dem sie wieder eine Beschleunigung erhalten. Diese
Anordnung bringt Nachteile mit sich, besonders weil die Durchtrittsfenster Energie
absorbieren und sehr empfindlich sind.
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Die Erfindung betrifft eine aus mehreren Teilen zusammengesetzte Hochspannungsentladungsröhre,
die die angegebenen Nachteile nicht aufweist.
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Erfindungsgemäß werden die Abteile der Röhre als selbständige Vakuumgefäße
hergestellt und mit an ihrem Ende mit einer Folie verschlossenen, einander gegenseitig
angepaßten Ansatzteilen -versehen. Die Folie eines Ansatzteiles des einen Röhrenabteiles
wird gegen die Folie eines Ansatzteiles eines zweiten Röhrenabteiles gesetzt. Diese
beiden Ansatzteile werden dann luftdicht, z. B. durch Verlöten verbunden. Danach
oder, falls die Röhre aus mehr als zwei -Abteilen besteht, nachdem das weitere Abteil
bzw. die weiteren Abteile auf diese Weise befestigt sind, werden die Folien durchlocht.
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Die Durchlochung der folienartigen Zwischenwände kann durch Elektronenbombardement
erfolgen, wobei man, um möglichst viel Energie von den Folien absorbieren zu lassen,
die Elektronengeschwindigkeit nicht allzu hoch treibt.
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Auch können mechanische. Vorrichtungen zum Durchbrechen der Zwischenwand
benutzt werden.
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Um die beim Durchlochen der Folien in den Vakuumraum eintretenden
Gase zu binden, kann in einem der Abteile der Entladungsröhre oder in zwei bzw.
mehreren Abteilen ein Fangstoff eingebracht werden.
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Solche Fangstoffe lassen sich in Hochspannungsentladungsgefäßen mit
Erfolg verwenden, wenn sie nur an dazu geeigneten Stellen angebracht werden. Sie
sind vor dem Aufprall von beweglichen Teilchen zu schützen und vorzugsweise an einer
feldfreien Stelle anzuordnen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
wird eine besondere Einrichtung vorgesehen, um die Durchbrechung der Zwischenwand
mechanisch auszuführen. Zu diesem Zwecke hat einer der Ansatzteile eine dehn-, bare,
beispielsweise gewellte Strecke, die einen rohrförmigen Dorn umgibt. Es sind? dabei
ferner Mittel vorgesehen, um durch Längenverkürzung der dehnbaren Strecke-und dadurch
bedingte Verschiebung des Dornes relativ zu dem einen foliennahen Ende dieser Strecke
den Dorn durch die Folien zu treiben. Zweckmäßig wird der Dorn mit einem mit Ausnahme
einer abgerundeten Stelle scharf zugeschrägten Rand versehen, so daß er als Hohlpfeife
eine Scheibe aus der Zwischenwand ausschneidet. Durch die unscharfe Stelle wird
verhindert, daß die ausgestanzte Scheibe den Dorn verstopft. Diese bleibt nämlich
an dieser Stelle mit der Wand verbunden. Zwischen der Wand des einen Ansatzteiles
und der abgerundeten Stelle des Dornes wird eine Aussparung vorgesehen, die zur
Aufnahme der aus den Folien ausgestanzten und von der abgerundeten Kante des Dornes
seitlich umgelegten Teile dient.
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Vorzugsweise ist der scharfe Rand des Dornes etwas gegen die Fläche
der Folien, und zwar gerechnet von der abgerundeten Stelle ab vorwärts, geneigt.
Beim Verschieben des Dornes entsteht dann ein Schnitt, der sich von einem diametral
gegenüber der unscharfen Stelle liegenden Punkte her nach der gegenüberliegenden
Seite allmählich ausbreitet.
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Die Zeichnung veranschaulicht in Fig. i als Beispiel eine Röntgenröhre.
auf die das Verfahren nach der Erfindung angewandt werden kann.
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Fig. 2 stellt den Teil dieser Röhre, der die beiden Abteile des Entladungsgefäßes
verbindet, in vergrößertem Maßstabe dar.
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In Fig.3 wird eine besondere Ausführungsform des Verbindungsteiles
einer Entladungsröhre nach der Erfindung dargestellt.
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Die Röntgenröhre nach der Fig. i besteht aus zwei Abteilen i und 2.
Das Abteil i enthält die Anode 3, das Abteil 2 das Kathodengebilde .I. Gegenüber
der Anode befindet sich das Strahlenaustrittsfenster 32. Beide Abteilungen erstrecken
sich parallel zueinander und sind mit einem Kabelanschluß versehen. so daß die Hochspannungskabel
? und 8, durch welche der elektrische Strom der Röhre zugeleitet wird, sich in derselben
Richtung dicht nebeneinander erstrecken, was für die bequeme Handhabung der Röhre
günstig ist.
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Die Wand der beiden Abteile besteht aus einem Metallgefäß 2..1 bzw.
25 und einer an dem Rande dieses Gefäßes angeschmolzenen, die Elektrode tragenden
Einstülpung 26 bzw. 27 aus Glas. Die Enden der Hochspannungskabel ; und 8 tragen
isolierende Anschlußstücke 5 und 6, die sich in die Einstülpungen 26 und 27 erstrecken.
Der Raum zwischen diesen Anschlußstücken und der Innenwand de'r Einstülpungen 28
bzw. 29 ist mit einer sich erhärtenden Isoliermasse ausgefüllt.
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Die Herstellung der Röhre aus einem Stück ist schwierig. Ist z. B.
der Glasteil 26 zuerst angeschmolzen (was wegen der Form der Röhre an sich schon
keine leichte Arbeit ist), so bietet es besondere Schwierigkeiten, den Teil 27 richtig
anzuschmelzen, ohne daß durch die dabei verwendete Schmelzflamme die Anschmelzung
des Teiles 26 wieder zerstört wird.
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Erfindungsgemäß werden diese Schwierigkeiten dadurch beseitigt, daß
die Abteile i und 2 als selbständige Vakuumgefäße hergestellt und erst danach miteinander
verbunden werden.
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Auch die Kabelanschlüsse können vollkommen abmontiert werden, bevor
die Zusammensetzung der beiden Teile zu einer vollständigen Entladungsröhre stattfindet.
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Gegenüber dem wirksamen Teil der Elektrode besitzen die Metallgefäße
24 und 25 je einen Ansatzteil. Diese Ansatzteile sind mit 9 und io bezeichnet. Sie
sind an ihrem Ende mit einer dünnen Metallfolie, z. B. aus Konstantan von 5o Mikron,luftdicht
verschlossen.
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Nachdem die Gefäße i und 2 auf übliche Weise bis zu dem für Röntgenröhren
gebräuchlichen Grade luftleer gepumpt und vollkommen entgast sind und gegebenenfalls
die Kabelanschlüsse fertiggemacht sind, werden die Folien gegeneinandergesetzt.
Um eine genaue Stellung des einen Ansatzteiles relativ zu dem anderen zu erreichen,
ist das Ende des Ansatzteiles 9 an der Außenseite etwas abgedreht, und das Ende
des Ansatzteiles i o hat eine entsprechend bemessene Erweiterung, so daß die Teile
9 und i o, wie in Fig. 2 ersichtlich, passend ineinander eingreifen.
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Fig. 2 zeigt auch die Metallfolien i i und 12, von denen die Folie
i i den rohrförmigen Ansatzteil 9 und die Folie 12 den rohrförmigen Ansatzteil io
vakuumdicht abschließt. Damit beim Ineinanderschieben der Rohrteile die Luft Gelegenheit
hat, zu entweichen, ist der Ansatzteil io mit einem kleinen Loch 13 versehen.
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Nachdem die Röhrenabteile auf diese Weise aneinander angesetzt sind,
wird die öffnung 13 mit Metall ausgefüllt und die Naht 14 ebenfalls luftdicht, z.
B. durch Anwendung eines Lötmittels, verschlossen. Man hat dann eine vollständige
Entladungsröhre, und es sind nur noch die Folien i i und 12 zu durchlochen.
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Dies kann bei der in Fig. i und 2 dargestellten Bauart dadurch bewirkt
werden,
daß man an die Anode- eine höhe Spannung mit Bezug auf die
Kathode anlegt und der Glühdraht der Kathode so hoch erhitzt wird, daß ein kräftiger
Elektronenstrom auf die von den Folien gebildete Zwischenwand auftrifft und diese
so hoch erhitzt, daß sie ganz oder teilweise schmilzt oder jedenfalls zerstört wird.
Die erforderliche Größe der Spannung hängt von der Dicke der Metallfolien und von
dem Material ab, aus dem sie hergestellt sind; selbstverständlich muß sie höher
sein,- je nachdem die Folien dicker sind oder für ihr Durchbrennen eine höhere Temperatur
erforderlich ist. Für zwei Folien der oben angegebenen Beschaffenheit reicht eine
Spannung zwischen ioo und Zoo kW aus.
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Die Anwendungsmöglichkeit der Erfindung ist 'keineswegs auf die in
Fig. i abgebildete Röhrenform beschränkt.- Das Verfahren gemäß der Erfindung kommt
z. B. auch dort in Frage, wo es sich um die Herstellung von Hochspannungsentladungsröhren
mit rohrförmigen Zwischenelektroden handelt. Hierbei können die zu beiden Seiten
der Zwischenelektrode liegenden Abteile der Entladungsröhre als selbständige Vakuumgefäße
hergestellt und die rohrförmige Zwischenelektrode aus zwei Teilen zusammengesetzt
werden, die aus den Gefäßen herausragen und die an ihrem Ende mit einer Folie verschlossene
Ansatzteile bilden. Die miteinander zu verbindenden Abteile liegen dann nicht, wie
in Fig. i dargestellt, ,nebeneinander, sondern hintereinander.
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Fig. 3 veranschaulicht beispielsweise einen Ausschnitt eines Verbindungsrohres,
wie dieses eine Entladungsröhre nach der Erfindung besitzen kann. Der Teil 9 hat
eine dehnbare Strecke 15 aus gewelltem Blech. Durch letztere wird das Endstück 16
mit dem Teil 9 einigermaßen beweglich verbunden. Das Wellrohr 15 umgibt einen in
dem Ansatzteil bewegbaren Dorn in Form einer Hohlpfeife 17, der mit einem Flansch
18 an dem Teil 9 anliegt und durch eine Feder i9 in dieser Lage gehalten wird. An
dem anderen Ende weist der Dorn einen. um einen Winkel a gegen die Folien geneigten
scharfen Rand 2o auf.
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Die Teile 16 und io werden in der mit Bezugnahme auf Fig.2 beschriebenen
Weise miteinander luftdicht verbunden. Eine Mutter 21 verhindert die gegenseitige
Verlage: rung der Teile 9 und 16. Ein auf dem Teil 9 befestigter Ring 22 dient als
Stutzen für die Mutter 21 und verhindert, daß das Wellrohr durch den atmosphärischen
Luftdruck zusammengepreßt wird.
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Nachdem die Entladungsröhre fertiggestellt ist, wird die Mutter 21
angedreht, so daß der Abstand zwischen den Teilen 9 "und io verringert wird. . Der
Rand des Teiles 9 drückt dabei den Dorn 17 nach rechts, so daß der scharfe Rand
2o gegen die Folien i i und 12 gepreßt und hierdurch die Zwischenwand zerrissen
wird. Zufolge der Neigung des Randes 2o breitet sich der Schnitt in der Zwischenwand
von dem vorderen Punkte 3o her nach der diesem Punkt gegenüberliegenden Seite hin
aus. An dieser gegen den Punkt 30 etwas zurückstehenden Seite hat der Rand des Dornes
eine abgerundete Stelle 23, so- daß hier die Folien nicht weiter zerrissen werden,
sondern mit der Außenwand verbunden bleiben. Beim Weiterbewegen des Dornes werden
die Folien umgebogen, und es gleitet der Teil 23 über sie hinweg, so daß sie sich
in der Aussparung 31 des Dornes 17 an die Wand anlegen und den Betrieb der
Röhre weiter nicht stören. Selbstverständlich muß bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform
der Verbindungsteil zwischen den beiden Röhrenabteilen länger sein als bei einer
Ausführung nach Fig. i.
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Es ist fast unvermeidlich, daß zwischen den beiden Folien beim Aneinandersetzen
der Gefäße i und 2 und auch zwischen den ineinandergeschobenen Ansatzteilen etwas
Luft eingeschlossen bleibt. Beim Durchlochen der Zwischenwand verbreitet sich diese
Luft in den Vakuumraum und verschlechtert das Hochvakuum. Werden die Folien durchgebrannt,
so kann außerdem eine Gasabgabe .des erhitzten Metalls. erfolgen. Um das Hochvakuum
aufrechtzuerhalten, bringt man in der Röhre, zweckmäßig an einer Stelle, wo sich
möglichst wenig bewegliche Teilchen befinden, eine Menge eines geeigneten Fangstoffes,
z. B. Barium, an. Die schädlichen Gase werden durch diesen Stoff sofort gebunden
und können dann die Wirkung der Entladungsröhre nicht mehr beeinträchtigen. Eine
zum Anbringen des Fangstoffes geeignete Stelle bildet z. B. der Kathodentopf in
dem sich der Glühdraht zum Aussenden der Elektronen befindet. Innerhalb dieses Metallkörpers
befindet sich meistens ein praktisch feldfreier Raum, was für die Wirkung des Fangstoffes
günstig ist.
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Es ist klar, daß sich die Erfindung auch auf Entladungsröhren anwenden
läßt, die aus mehr als zwei Teilen bestehen. Auch ist sie nicht auf Röntgenröhren
beschränkt, sondern auf Entladungsröhren, die anderen Zwecken dienen, z. B. auf
Röhren zum Aussenden von Kathodenstrahlen, ebenfalls anwendbar.