DE8604529U1

DE8604529U1 - Hohlleiterfenster

Info

Publication number: DE8604529U1
Application number: DE19868604529
Authority: DE
Original assignee: Deutsches Elektronen Synchrotron DESY
Current assignee: Deutsches Elektronen Synchrotron DESY
Priority date: 1986-02-20
Filing date: 1986-02-20
Publication date: 1987-06-25

Description

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Beschreibung ■■'■

Die Erfindung betrifft ein dielektrisches Fenster gemäß | Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der DE-AS 22 36 234 ist bereits ein dielektrisches Fenster für Mikrowellenenergie bekannt, dessen dielektrischer Werkstoff Berylliumoxid oder Aluminiumoxid-Keramikmaterial ist. Das bekannte Keramikfenster ist beispielsweise in den im Querschnitt runden Äusgangswellenleiterabschnitt des ein Magnetron umgebenden koaxialen Hohlraumresonators | angeordnet und grenzt dessen evakuierten Innenraum gegen &xgr; einen im Querschnitt rechteckigen Wellenleiterabschnitt ab. > Zur verbesserten Abdämpfung unerwünschter Schwingungszustände | weist der Fensterkörper Bereiche unterschiedlicher Dicke $ auf. I

Aus der DE-AS 24 11 798 ist ebenfalls ein Keramikfenster für j Rechteckhohlleiter bekannt, das über ein Material von guter Wärmeleitfähigkeit mit dem Hohlleiter verbunden, Vorzugsweise verlötet ist.

Derartige Keramikfenster haben den Nachteil einer hohen Dielektrizitätskonstante von etwa 8 bis 9 und sind schwer bearbeitbar und damit in der Herstellung sehr teuer. Bei einem Bruch des Fensters werden der unter Vakuum stehende Teil des Hohlleitersystems und die anschließenden Komponen ten durch Gaseinbruch stark verunreinigt, was z.B. bei den als Senderöhren verwendeten Klystrons oder bei normal- oder supraleitenden Hochfrequenz-Beschleunigungsstrecken, die üblicherweise als Cavities bezeichnet werden, zur Oxidation und damit zur Unbrauchbarkeit führen kann.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein preiswertes Hohlleiter*» fenster für Frequenzen in der Größenordnung von 500 MHz oder mehr und hoher Durchgangsleistung von einigen 10Ö kW zu schaffen, das gegenüber ionisierender Strahlung unempfindlieh ist, eine hohe mechanische Festigkeit und für den Fall einer Zerstörung des Fensters sowie zur Verringerung der dielektrischen Erwärmung eine möglichst geringe physikalische Masse hat. Das Fenstermaterial soll außerdem schwer entflammbar sein und bei Verbrennung im Lichtbogen keine Ruß- und Aschenteile bilden, die sich sonst durch Luftbewegung im Hohlleiter weiträumig verteilen und das oft verzweigte System verunreinigen würden. Außerdem sollte das Fenster atmosphärischem Druck standhalten.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient ein Fenster der eingangs genannten Art, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es aus einer thermostabilen und strahlungsresistenten Polyimidfolie besteht, die auf beiden Seiten mit einem umlaufenden Rand versehen ist.

Die erfindungsgemäße Polyimidfolie besteht beispielsweise aus Poly-(diphenyloxid-pyromellithimid), das in der Fachwelt allgemein als Kapton bezeichnet wird.

Der Rand aus Metall oder Kunststoff, vorzugsweise aus Silikonkautschuk, wird mit der Folie verklebt und in die Umfangsnut eines Metallflansches eingelegt, der mit einem weiteren, ebenfalls mit einer Umfangsnut versehenen Flansch verschraubt wird und das Fenster dazwischen sicher hält. Der umlaufende Rand gewährleistet ein gleichmäßiges, flächenhaftes Einspannen der Polyimidfolie, ohne daß Kerbwirkungen oder Reißspitzen auf die Folie einwirken. Dadurch vermag die Polyimidfolie selbst höheren Drücken standzuhalten, in jedem | Fall jedoch dem Atmosphärendruck.

Vorzugsweise hat der Rand der Folie einen rechteckigen Querschnitt, Dies erleichtert die Formgebung der Umfangsnut in den Halteflanschen. Es ist klar, daß diese umfangsnut von scharfen Kanten zu befreien ist, um ein gleichmäßiges, spitzen- oder kerbwirkungfreies Einspannen des Fensters zu gestatten.

In einer Ausführungsform hat der Rand einen Querschnitt von 3x6 bis 8 &khgr; 10 mm. Es ist klar, daß die Abmessungen des Randes jedoch auch größer oder kleiner gewählt sein können. Außerdem muß der Rand nicht unbedingt rechteckigen Querschnitt haben; er könnte auch halbkreisförmig, polygonal etc. sein.

Um dem Atmosphärendruck standzuhalten, reicht eine Polyimidfolie mit einer Dicke von 0,15 bis 0,18 mm für eine Fenstergröße von 230 mm &khgr; 460 mm aus. Es stellt für den Fachmann jedoch keine unüberwindbaren Schwierigkeiten dar, für den jeweiligen Anwendungsfall die richtige Foliendicke auszuwählen.

Die AnwenQungsfälle für das erfindungsgemäße Eohlleiterfenster sind vielfältig. Ein Anwendungsfall wäre die Trennung der Klystron-Fensterkühlluft vom übrigen Hohlleitersystem, ein anderer der Schutz von Ferrit-Zirkulatoren vor Verschmutzung durch Staubpartikel. Das erfindungsgemäße Fenster läßt sich auch zweckmäßig zum Schutz von supraleitenden Cavities einsetzen. Um eine Belüftung eines supraleitenden Cavity's mit atmosphärischer Luft zu vermeiden, könnten in den anschließenden Hohlleiter vor der Einkopplung der HF-Energie zwei erfindungsgemäße Fenster eingebaut sein, die durch ein Hohlleiterstück miteinander verbunden sind. Die dazwischen gebildete Kammer kann mit Helium gefüllt werden, das unter geringem Druck steht. Die Zufuhr von Helium kann aus einer angeschlossenen Gasflasche stets aufrechterhalten werden. Wenn dann der Raum zwischen der

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HF-Einkopplung und dem ersten Fenster evakuiert wird, dann wird beim Bruch eines an der Einkopplungsstelle vorgesehenen Keramikfensters die supraleitende Struktur mit Helium gefüllt und eine Spontanbelüftung mit verunreinigter Luft vermieden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungs-&Iacgr;0 beispielsj und

Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Figur 1.

Figur 1 zeigt ein dielektrisches Fenster 1 für Mikrowellenenergie in einem Hohlleiter, dessen Durchgangsleistung bei 500 MHz bis zu 800 kW betragen soll. Das Fenster 1 besteht aus einer Polyimidfolie 2, die üblicherweise auch als Kaptonfolie bezeichnet wird. Am Umfang der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel rechteckigen Polyimidfolie 2 ist auf jeder Seite ein Rand 4 bzw. 5 aus Silikonkautschuk aufgebracht. Figur 2 zeigt den Silikonkautschukrand als rechten Rand 4 bzw. linken Rand 5. Die Ränder 4 und 5 sind nach dem Aufrauhen der Polyimidfolie 2 im Randbereich der Folie aufgegossen und ergeben nach dem Verfestigen des Silixonkautschuks eine zuverlässige, feste Verbindung mit der PoIyimidfolie 2. Der Querschnitt des rechten bzw. linken Randes 4 bzw. 5 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel rechteckig mit Abmessungen von 3x6 bis 6x8 mm. Es ist klar, daß auch andere Abmessungen für die Querschnittsform des Silikonkautschukrandes wählbar sind.

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Nach dem Verfestigen des Silikonkautschuks wird überstehende Folie abgeschnitten, so daß sich ein sauberer Rand des Fensters 1 ergibt. In diesem Zustand sind die Silikonkautschuk-Ränder 4 und 5 ohne Zerstörung nicht mehr von der Polyimidfolie 2 ablösbar. Sie bilden daher einen integralen Teil der Folie.

Claims

Hohlleiterfenster Ansprüche

1. Dielektrisches Fenster für Mikrowellenenergie zum Einbau in Hohlleiter, bei denen an einer Seite des Fensters (1) Vakuum oder Schutzgas und an der anderen Seite Atmospharendruck vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster (1) aus einer thermostabilen Polyimidfolie (2) besteht, die auf beiden Seiten mit einem umlaufenden Rand (4, 5) versehen ist.

2. Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (4, 5) einen rechteckigen Querschnitt hat.

3. Fenster nach Anspruch 1 od<=r 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Rand (4, 5) einen Querschnitt von 3x6 bis 8 &khgr; 10 mm hat.

4. Fenster nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß der Rand (4, 5) aus Metall oder

Kunststoff besteht, der mit der Polyimidfolie (2) verklebt ist.

5. Fenster nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand (4, 5) aus Silikonkautschuk besteht.

6. Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyimidfolie (2) eine Dicke von 0,15 bis 0,18 mm hat.