DE857106C

DE857106C - Magnetron mit roehrenfoermiger oder geschlitzter Blockanode

Info

Publication number: DE857106C
Application number: DER3614A
Authority: DE
Inventors: Percy Lebaron Spencer
Original assignee: Raytheon Manufacturing Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1942-03-30
Filing date: 1950-09-16
Publication date: 1952-11-27
Also published as: GB590465A; US2458802A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 27. NOVEMBER 1952

R36i4VIIIc/2ig

Die Erfindung betrifft ein Magnetron und insbesondere ein Magnetron, bei welchem die Abmessungen und Umrißlinien der inneren Bauart die Frequenz der erzeugten Schwingungen bestimmen.

Magnetrone dieser Art wurden bisher durch sorgfältiges, maschinelles Bearbeiten des Gehäuses oder des Anodenaufbaues aus einem soliden Kupferhlock hergestellt. Da die durch solche Magnetrone beabsichtigten, zu erzeugenden Frequenzen eine Wellenlänge in der Größenordnung von Zentimetern oder sogar Bruchteilen derselben haben, würden schon kleinste Änderungen in den Abmessungen irgendeines Teiles eines solchen Aufbaues große Änderungen in den Frequenzen hervorrufen. Um die richtige Frequenz zu erzeugen und die verschiedenen schwingenden Teile des Aufbaues in derselben natürlichen Frequenz zu halten, mußte deshalb die maschinelle Bearbeitung mit äußerster Genauigkeit ausgeführt werden. Dies machte die Herstellung solcher Magnetrone zeitraubend und teuer.

Ein Gegenstand dieser Erfindung ist es, einen Magnetronaufbau zu ersinnen, der rasch und billig hergestellt werden kann, ohne dabei die Genauigkeit der Herstellung der Einzelteile zu opfern.

Ein anderer Gegenstand ist. einen Magnetronaufbau und ein Verfahren zur Herstellung desselben zu erdenken, welches im Wege der Massen-

herstellung durch verhältnismäßig ungelernte Arbeiter ausgeführt werden kann.

Die vorstehenden Gegenstände und andere Gegenstände der Erfindung werden am besten aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen verstanden. In diesen ist

Fig. ι ein Längsschnitt eines Magnetrons in einer Bauart nach der Erfindung,

ίο Fig. 2 eine Draufsicht auf eine von ausgestanzten Lamellen, aus welchen das Magnetrongehäuse aufgebaut wird,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine andere der ausgestanzten Lamellen, aus welchen das Magnetrongehäuse aufgebaut wird,

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine der ausgestanzten Endkappen nach Fig. 1 und

Fig. 5 eine Ansicht einer Zusammenbauvorrichtung, welche das Verfahren der Montage der Lamellen zeigt.

Das in der Zeichnung dargestellte Magnetron besteht aus , einem Gehäuseaufbau 1, der die Anode des Magnetrons bildet, einem Kathodenaufbau 2 und einem Paar von Endkappen 3 und 4. Der Anodenaufbau ist so angeordnet, daß Schwingungen erzeugt werden, deren Frequenz durch die geometrische und innere Bauart des Anodeuaufbaues bestimmt wird, wenn die Vorrichtung zwischen magnetische Polstücke 5 und 6 gebracht wird. jo Diese Schwingungen werden durch eine Kopplungsschleife 7 abgeleitet und zu einer entsprechenden Verwendungsvorrichtung geführt.

Wie vorstehend angedeutet, ist bis jetzt das gesamte Gehäuse des Magnetrons aus sorgfältig maschinell bearbeiteten Teilen gemacht worden, wodurch die Herstellung sehr zeitraubend und teuer wurde. Nach der vorliegenden Erfindung wird das gesamte Gehäuse aus ausgestanzten Teilen hergestellt. So ist der Anodenaufbau aus einer Vielzahl von flachen, gestanztenLamellenS und 9 zusammengesetzt. Jede Lamelle besitzt eine zentrale Öffnung 10 und eine Vielzahl von radialen Schlitzen 11, von denen jeder in eine kreisrunde öffnung 12 endigt. Die Lamellen sind bestimmt, wechselweise übereinandergelegt zu werden. Jede Lamelle 8 hat einen geringeren äußeren Durchmesser, als dem Durchmesser jeder Lamelle 9 entspricht, so daß vorstehende Teile der Lamellen 9 verbleiben, welche Kühlrippen für die endgültige Form des Magnetrons bilden. Beim praktischen Beispiel kann jede Lamelle 8 ungefähr 2 Zoll im Durchmesser besitzen und jede Lamelle 9 einen Durchmesser von ungefähr 3 Zoll aufweisen, während die Dicke jeder der Lamellen ungefähr 0,070 Zoll beträgt. Diese Lamellen sind aus entsprechendem leitendem Material gebildet, was leicht und genau gestanzt werden kann, zweckmäßig Kupfer.

Die Matrizen zum Stanzen der Lamellen 8 und 9 müssen sehr genau gemacht werden, und eine große Anzahl von solchen Lamellen kann dann mit solchen Matrizen aus Kupferblech ausgestanzt werden. Bei einer solchen Vorrichtung sind die Abmessungen der Öffnungen 10 und 12 und der Schlitze 11 kritisch. Beim Gebrauch von solchen genauen Matrizen werden diese kritischen Abmessungen beim Stanzen der Lamellen leicht erreicht.

Die Endkappen 3 und 4 können in gleicher Weise aus Kupferblech ausgestanzt werden. Die Abmessungen dieser Kappen sind nicht so kritisch als oben erwähnt. Die Kappen 3 und 4 besitzen einen zentralen, tellerförmigen Teil 13. der von einem ringförmigen Rand 14 umgeben ist. Die obere Kappe 3 ist mit zwei Leitungsrohren 15 und 16 versehen, welche hermetisch dicht durch die Seiten des tellerförmigen Teiles 13 geführt sind. Am Außenende des Rohres 15 ist ein dichter Glasverschluß 17 vorgesehen, durch welchen sich ein Paar von Kathodenzuführungsleitern 18 und 19 erstreckt. Die Kathode 2 besteht aus einer Hülse 20 eines entsprechenden leitenden Stoffes, wie Nickel, und trägt einen entsprechenden Emissionsbelag auf der äußeren Oberfläche. Ein Heizelement 21 ist im Innern der Hülse 20 dadurch gehalten, daß seine Enden durch Isolationsscheiben 22 reichen, die an entgegengesetzten Enden der Hülse angebracht sind. Die Enden des Heizelementes 21 tragen zweckmäßig Tantalschilde 23, welche verhindern sollen, daß von der Kathode ausgesandte Elektronen durch die Enden der zentralen Öffnung nach den Kappen 3 und 4 austreten. Der Zuführungsleiter 18 ist mit der Hülse 20 durch ein Verbindungsstück verbunden, das durch eine Öffnung in dem Schild 23 hindurchreicht. Das untere Schild 23 kann auch mit der Hülse 20 verbunden sein. Bei der eben beschriebenen Anordnung können die Zuführungsleiter 18 und 19 als Leiter für den Heizstrom dienen, wobei der Zuführungsleiter J9 auch als Kathodenleiter dient. Die Leiter 18 und 19 dienen auch dazu, den Kathodenaufbau zu tragen. Um den Kathodenaufbau zu stützen und zu zentrieren, ist eine Glimmerführungsplatte 24 im Innern der Endkappe 4 angebracht. Die Glimmerplatte 24 kann in beliebiger Weise gehalten werden, z. B. durch eine Vielzahl von Tragstiften 25, die an der Kappe 4 angebracht sind. Die Führungsplatte 24 hat eine zentrale öffnung, in welche das untere verlängerte Ende des Heizelementes 21 bei der Montage eingesetzt werden kann.

Das leitende Rohr 16 erstreckt sich zweckmäßig durch die Wand der Kappe 3 und in das Innere des uo Magnetronaufbaues. ] )as äußere Ende des Rohres 16 trägt einen Glasverschluß 26, durch welchen ein Zuführungsleiter 27 dicht abgeschlossen ist. Das innere Ende des Leiters 27 ist abgebogen, erstreckt sich durch eine Öffnung in der Seitenwandung des Rohres 16 und ist mit dem einen Ende der Kopplungsschleife 7 verbunden. Das andere Ende der Kopplungsschleife kann mit der äußeren Wandung des Rohres 16 verbunden sein. Die Schleife 7 liegt in einer Ebene im rechten Winkel zu der Ebene der Fig. ι und ist so mit einer der Öffnungen induktiv gekoppelt, die durch die in Deckung befindlichen öffnungen τ2 der Lamellen 8 und 9 gebildet ist. Das Rohr 16 kann auch mit einem zusätzlichen Leitungsrohr 28 verbunden sein. Dieses Leitungsrohr umgibt den Leiter 27 und bildet eine konzentrische

Claims

Übertragungsleitung damit, so daß die durch die Vorrichtung erzeugten Schwingungen nach einer gewünschten Stelle übertragen werden können.

Um den Anodenaufbau zu bilden, können abwechselnd die Lamellen 9 und 8 in einem Stapel in einer Zusammenbauvorrichtung 29 gestapelt werden, wie z. I!. in Fig. 5 gezeigt. Die Endlamellen eines solchen Stapels sind zweckmäßig die großen Lamellen 9. Die Zusammenbauvorrichtung 29 kann mit einem zentralen Zapfen 30 versehen sein, der der Öffnung 10 entspricht, und eine Mehrzahl von Zapfen 31 aufweisen, die den öffnungen 12 entsprechen. Auf diese Weise werden nur durch Stapeln der Lamellen auf der Zusammenbauvorrich-'5 tung 29 die entsprechenden öffnungen in den Lamellen miteinander in Deckung gebracht und bilden eine zentrale Bohrung, in welcher die Kathode gehalten wird, und eine Vielzahl von Bohrungen, die den Öffnungen 12 entsprechen. In gleicher Weise werden die Schlitze r 1 in Deckung gebracht, die radiale Kanäle bilden, die die Zentralbohrung mit der Vielzahl der sie umgebenden Bohrungen verbinden.

Beim Stapeln der Lamellen auf der Zusammenbauvorrichtung 29 wird ein dünner Ring aus entsprechendem Lotmaterial, wie Silber, zwischen die einzelnen Lamellen eingebracht. Diese Lotringe brauchen nur an den äußeren Kanten der Lamellen 8 angeordnet zu werden und erstrecken sich von dem äußeren Durchmesser derselben bis zu einem Funkt kurz vor der äußeren Kante der öffnungen 12. Die Dicke eines jeden Lotringes kann z. B. ungefähr 0.02 Zoll betragen; wenn gewünscht, kann auch Zinn als Lotmetall verwendet werden.

Nachdem die Lamellen und Lotringe auf der Zusammenbauvorrichtung 29 gestapelt sind, werden sie zusamrnengespannt und das Ganze durch einen Heizofen mit Wasserstoffüllung geschickt. Dadurch schmilzt das Lot und schmilzt den Stapel von La-

♦° mellen zu einem hermetisch dichten, einheitlichen Block zusammen. Zweckmäßig wird die Zusammenbauvorrichtuiig 29 entfernt, ehe das Ganze in den Ofen getan wird, doch kann sie auch an ihrer Stelle bleiben, bis das Ganze aus dem Ofen 1 entfernt ist. Für den letzteren Fall können die Zapfen 30 und 31 oxydiert oder auf ihren Ober- | flächen mit Graphit versehen sein, um zu ver- ■ hindern, da ti irgendwelches Lot daran haften bleibt. Die Kappe 3 wird mit den Rohren 15 und 16, die ihre entsprechenden Verschlüsse und Zuführungsleiter haben, vereinigt. Diese Rohre werden zweckmäßig mit Hilfe von Silberlot an ihrem Flatz eingelötet. Der Kathodenaufbau kann dann an die Zuführungsleitung 18 und 19 anmontiert werden, und die Kopplungsschleife 7 wird an dem Zufü'hrungsleiter 2~ und dem Rohr 16 angebracht. Die Kappe 4 wird mit der Führungsplatte 24 versehen und dann am unteren linde des Anodenblocks an ihrer Stelle angelötet. Die obere Kappe 3 wird dann in Stellung gebracht, wobei Sorge getragen wird, daß das untere verlängerte Ende des Heizelementes 11 durch die zentrale Öffnung in der Führungsplatte 24 reicht. Darauf kann die Kappe 3 an ihrer Stelle auf dem Anodenblock angelötet werden. Das Magnetron wird dann evakuiert und in der üblichen Art und Weise von den eingeschlossenen Gasen befreit. Die Kathode wird richtig aktiviert, was den Zusammenbau beendet.

Es ist zu sehen, daß nach vollendetem Zusammenbau der Anodenaufbau eine Vielzahl von keilförmigen Armen aufweist, deren Flächen gegenüber der Kathode liegen und als Anodenabschnitte mit der Kathode zusammenarbeiten. Zwischen der Kathode 2 und jeder solchen Anodenfläche besteht eine Kapazität. Es bestehen aber auch Kapazitäten zwischen den Seitenwänden jedes der in Deckung befindlichen Schlitzen. Die inneren Wände der in Deckung befindlichen öffnungen 12 bilden Induktivitäten. Wenn das Magnetron erregt und zwischen die Polstücke 4 und 5 gebracht wird, so erzeugt es, wie oben erwähnt, Schwingungen. Die Frequenz dieser Schwingungen wird durch die Induktivitäten und Kapazitäten, wie oben erwähnt, bestimmt. Diese Induktivitäten und Kapazitäten bilden Resonanzkreise der gewünschten Frequenz t*nd jeder der Resonanzkreise arbeitet mit jedem anderen Resonanzkreis zusammen, um zu den Schwingungen der Röhre als Ganzes beizutragen und dieselben zu verstärken.

Ein Magnetron in obiger Bauart kann leicht so _go gemacht werden, daß jeder der Resonanzkreise genau die richtige natürliche Frequenz hat ohne teure und zeitraubende maschinelle Bearbeitung, wie es bisher notwendig gewesen ist. Wenn eine vermehrte Genauigkeit gewünscht wird, so kann der Anodenaufbau in eine Nachrichtmatrize eingesetzt werden, nachdem er durch den Heizofen gegangen ist. Auf diese Weise kann jede leichte L'ngenauigkeit in der Größe der Teile beseitigt werden, indem das Metall des Anodenblocks durch too die Nachrichtmatrize auf die genaue bestimmte Größe gepreßt wird. Alle Arbeiten, die zur Erzeugung eines Magnetrons, wie oben beschrieben, erforderlich sind, können durch verhältnismäßig ungelernte Arbeiter ausgeführt werden und sind besonders für Massenherstellung geeignet. Die Zeit zur Herstellung von Magnetronen ist wesentlich gegenüber derjenigen verkürzt, die bis jetzt notwendig war, und auch die Kosten der Herstellung sind wesentlich vermindert. no

Natürlich muß l>emerkt werden, daß diese Erfindung nicht auf die besonderen Einzelheiten beschränkt ist, die oben beschrieben sind, da viele äquivalente Ausführungen sich dem Fachmann darbieten.

PATKNTANSPRfCHE:

i. Magnetron mit röhrenförmiger oder geschlitzter Blockanode, wobei im letzteren Fall die Anodenteile sektorförmig ausgebildet und radial auf die stabförmige Kathode ausgerichtet sind, während ihre äußeren Enden an einem die Kathode koaxial umgebenden leitenden Ring befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (1) und gegebenenfalls der sie umgebende

Ring aus einzelnen Metallamellen (8, 9) zusammengesetzt sind und gegebenenfalls zusammen mit zwei Endkappen (3, 4) ein die Kathode (2) und die Anodenteile umgebendes luftdichtes Gehäuse bilden.
2. Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lamellen (8, 9) so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie übereinandergestapelt einen die Glühkathode (2) konzentrisch umgebenden Kathodenraum bilden.
3. Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lamellen (8, 9) so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie übereinandergestapelt einen Kathodenraum und einen oder mehrere als Hohlraumresonator wirkende, mit dem Kathodenraum verbundene Räume bilden.
4. Magnetron nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lamellen (8, 9) so mit Mittelausschnitten versehen und angeordnet sind, daß sie übereinandergestapelt eine beliebig ausgebildete Anode ergeben, wobei die Innenkanten der einzelnen Lamellen (8, 9) jeweils in gewünschter Weise unmittelbar der Kathode zugekehrt sind.
5. Magnetron nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lamellen (8, 9) sich quer zur Anodenwandung von innen nach außen erstrecken.
6. Magnetron nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lamellen (8, 9) durch Lötung luftdicht miteinander verbunden sind.
7. Magnetron nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenbegrenzungen der einzelnen Lamellen (8, 9) wechselweise verschiedene Form haben, so daß in aufeinandergestapeltem Zustand Kühlrippen gebildet werden.
8. Magnetron nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Lamellen (8, 9) aus silberplattiertem Kupferblech bestehen und durch Silberlot luftdicht miteinander verbunden sind.
9. Magnetron nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenraum zylindrische Form hat und der oder die Anodenschlitze parallel zur Zylinderachse radial nach außen verlaufen.
10. Magnetron nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Anodenkörpers zwei Grundformen von Lamellen verwendet sind.
11. Magnetron nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Endkappen (3, 4) mit einem isolierenden Haiterungsglied (24, 25) versehen ist, an welchem ein Ende des Kathodenheizfadens (21) befestigt ist, daß ferner zwischen diesem Halterungsglied (24, 25) und der eigentlichen Kathode (13) eine elektrisch leitende Scheibe angebracht ist, die einerseits mit dem einen Ende des Heizfadens (21) und andererseits mit einem Zuleiter (19) der Kathode (13) leitend verbunden ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Magnetrons nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gruppen von Metallamellen von verschiedenen Außenabmessungen und mit jeweils gewünschten, unter sich gleichem Innenausschnitt ausgeschnitten werden, diese Lamellen, vorzugsweise unter Verwendung von geeigneten Durchdeckungsschablonen, wechselweise oder in Gruppen wechselweise übereinandergeschichtet und vorläufig zusammengespannt werden, die Lamellen vor oder nach Entfernung der Schablonen, vorzugsweise durch Lötung, miteinander luftdicht verbunden werden und im übrigen in bekannter Weise der Kathodenaufbau und die dazugehörigen Zuleitungen angebracht und die erforderliche Nachbehandlung durchgeführt werden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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