-
Gitter fürelektrische Entladungsgefäße und Verfahren - zu seiner Herstellung
Die Erfindung befaßt sich mit Gittern für elektrische Entladungsgefäße, bei welchen
die Elektroden im wesentlichen eben- angeordnet sind, im Gegensatz zu solchen Röhren
mit konzentrischer Elektrodenanordnung.
-
In geschwindigkeitsmodulierten und ähnlichen Röhren werden Draht-
oder Maschengitter verwendet, um die Ausdehnung eines Hochfrequenzfeldes, welches
vom Elektronenstrom durchlaufen wird, abzugrenzen. Dadurch ist eine größere wirksame
Fläche für den Durchgang des Strahles verfügbar, als wenn nur eine einfache Öffnung
verwendet wird, da bei der letzteren die wirksame Fläche durch Randeffekte des elektromagnetischen
Feldes eingeschränkt wird. Gewöhnlich ist ein Draht- oder Maschengitter auf positivem
Potential und fängt daher Elektronen ein.
-
Die Herstellung von Gittern, die für hohe Frequenzen geeignet sind,
ist im allgemeinen schwierig. Vorliegende Erfindung soll die Herstellung eines Drahtgitters
mit rundem oder bandförmigem Draht dadurch vereinfachen, daß das Verschweißen der
Querdrähte auf einem Rahmen vermieden wird. Dies wird dadurch erreicht, daß ein
Gitter, das aus einer Anzahl von quer laufenden Metalldrähten oder -bändern, die
in einem umgebenden Rahmen von gesintertem Metallpulver eingelagert sind, besteht,
Verwendung findet.
-
Bei Gittern, besonders solchen, die an positiver Spannung liegen,
muß der Bruchteil des durch das
Gitter aufgefangenen Stromes aus
zwei Gründen klein gehalten werden. Der nutzbare Strom wird durch jeden Einfangprozeß
herabgesetzt, und außerdem ist das Gitter wenig zur Energieabfuhr geeignet.
-
Durchläuft in einer Röhre der Elektronenstrahl beispielsweise vier
ebene Gitter, wie dies in einem Klystron oder Reflexionsklystron der Fall ist; und
jedes Gitter fängt io% des Strahles auf, so ist der Elektronenstrom nach Passieren
der vier Gitter um mehr als 25% geschwächt. Im allgemeinen soll der Einfangfaktor
für solche Röhren kleiner als 2o °/o gehalten werden, um ein tragbares Verhältnis
zwischen Arbeits- und- Emissionsstrom zu erhalten. Da der Einfangfaktor in erster
Annäherung das Verhältnis der von den Gitterdrähten eingenommenen Fläche zu der
gesamten Öffnungsfläche, über welche sich die Drähte erstrecken,, ist, führt diese
Betrachtung zur Verwendung von sehr feinen Drähten. Runde Drähte haben den Nachteil,
daß bei ihnen die Fläche, die den Strom auffängt, die Hälfte der wärmeabstrahlenden
Fläche beträgt. Ähnliche -Überlegungen gelten natürlich auch für Gitter dichtemodulierter
Röhren. Obgleich die folgende Beschreibung sich hauptsächlich auf Gitter für geschwindigkeitsmodulierte
Röhren bezieht, ist es klar, daß Gitter gemäß der Erfindung auch in allen anderen
elektrischen Entladungsgefäßen mit ebenen Elektroden Verwendung finden können. Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung wird ein Gitter für elektrische Entladungsgefäße
vorgesehen, das im wesentlichen aus einem flachen, metallischen Rahmen und Metallstreifen,
die hochkant über die durch den Rahmen begrenzte Fläche gespannt sind, besteht.
Metallstreifen sind in das Material des Rahmens so eingebettet;. daß"sie mit ihm
eine Einheit bilden. Zur Herstellung eines Gitters schlägt die Erfindung folgende
Methode vor: Man biegt den Draht so, daß man' eine Anzahl von Schleifen erhält,
dann befestigt man die Enden der Schleifen in einer ringförmigen Masse von Metallpulver.
Dann preßt man- das Pulver zu einer festen Masse, derart, daß der Rahmen die Streifenträgt,
und erhitzt das Ganze, um das Metallpulver zu sintern, damit alles zu einer festen
Einheit verbunden ist.
-
Die Erfindung sei an Hand der Ausführungs--_ _ beispiele der Zeichnungen
näher erläutert.
-
Fig. i zeigt eine Ansicht des Gitters gemäß der Erfindung; -Fig. 2
und 3 erläutern Abschnitte in der Herstellung des Gitters; -Figg. 4 zeigt- einen
Schnitt in -der Ebene 4-4 der Fig. 3 ; Fig. 5 zeigt' den Schnitt. eines Gitters,
-das mit einem Befestigungsstück fest verbunden ist.
-
Das Gitter der Fig. i besteht aus dem flachen Rahmen i des gesinterten
Metalls. Über die Fläche des Rahmens erstrecken sich eine Anzahl von Metallstreifen.
In dieser Figur sind diese Metallstreifen hochkant gestellt. Sie sind vollständig
in das Material des Rahmens eingebettet und bilden mit ihm eine Einheit. Das Material
der Streifen ist von der Betriebstemperatur abhängig. Es. kann Wolfram, Molybdän
oder Nickel sein. In einem normalen Gitter nehmen die Streifen ioo/o des Gesaintrahmenquerschnittes
ein.
-
Bei der Herstellung des Gitters wird ein Stück Draht oder Band 2 um
eine Anzahl von Stiften 4 hin und her geschlungen, um die erforderliche Anzahl von
Schleifen 3 zu bilden, wie dies aus Fig. z hervorgeht. Danach wird es in bekannter
Weise heiß behandelt, um die gewünschte Form zu erhalten. Nachdem der Draht so geformt
ist, wird er in eine geschlitzte Preßform 5 gebracht (s. Fig. 3 und 4). Die Schlitze
stimmen mit dem Abstand der Schleifen überein. Eine ringförmige, dem Rahmen i entsprechende
Vertiefung rund um den geschlitzten Teil nimmt die Krümmungen des Drahtes auf. Diese
Vertiefung .wird dann mit Metallpulver 6 gefüllt und ein Stempel 7 in die Preßform
hineingedrückt, um das Metallpulver zu verfestigen. Der Druck wird so lange fortgesetzt,
bis das Metallpulver einen Rahmen bildet, in welchem die Drähte fest eingepreßt
sind und der Rahmen aus der Preßform ohne Bruch herausgenommen werden kann. Nun
wird der Rahmen mit seinen Schleifen erhitzt, um das Pulver zu sintern. Danach hat
der Rahmen die gleiche Festigkeit wie ein Rahmen aus massivem Metall der gleichen
Abmessungen. Da der Draht sich mehr als die Schlitze in der Preßform ausdehnt, wird
die Schleife fest in das Metallpulver eingebettet, und es ergibt sich ein sehr festes
Gefüge. Soll das Gitter- auf ein Teil montiert sein, wie dies mit -8 in der Fig.
5 gezeigt ist, so kann dieses Befestigungsstück in die Preßform gebracht werden,
bevor das Metallpulver gepreßt wird, so daß nach der Sinterung die Drähte a, der
Rahmen i und das* Stück 8 eine Einheit bilden; bei - welcher das Gitter seine
endgültige Lage hat. Ein Rand 9 an der Vorderkante des Befestigungsstückes erleichtert'@das
Herausnehmen aus der Preßform. Verwendet man die richtige Menge des Pulvers, so
können die durch das unvollständig gepreßte Pulver gehaltenen Gitterstreifen auf
diesen Rand gebracht werden, so daß die Kanten dieser Streifen an der Vorderebene
des Teilstückes sind. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß das Gitter vor der Sinterung
mit Hilfe des metallischen Teiles mit geringerer Bruchgefahr behandelt werden kann.
Ferner braucht der gesinterte Rahmen i nach der Sinterung nicht mehr mit einem Befestigungsstück
verbunden zu werden. Außerdem verhindert dessen Festigkeit alle Verdrehungen beim.Erhitzen,
insbesondere, wenn die Wärmeausdehnungen richtig berücksichtigt werden.
-
An Hand eines Ausführungsbeispiels. werde 4 Einzelheiten, die sich
.auf ein. Gitter mit einem kreisförmigen Rahmen von einem Durchmesser von 5,33 mm
beziehen, beschrieben. Als Draht wurde -ein Wolframband von o,25 X o,5 -mm verwendet,
Das Material des Rahmens bestand aus einer Mischung von gleichen Teilen Nickel-
und Kupferpulver kleinster Korngröße. Zum Pressen wurde ein Druck in der Größenordnung
von 8 t7cm2 verwendet, die Sinterung wurde bei _940° in Wasserstoffatmosphäre durchgeführt.
Nickelband
läßt sich leichter verarbeiten als Wolfram, ist aber
nicht so widerstandsfähig bei hohen Temperaturen. Andere Pulverzusammenstellungen,
z. B. Mischungen von Wolfram mit einer 5o: 5o-Kupfer-Nickel-Mischung, wurden verwendet.
-
Der Rahmen des Gitters könnte natürlich auch rechteckig sein oder,
wenn es erforderlich wäre, irgendeine von der Kreisform abweichende Form haben.
Auch die Form der Schleifen kann variiert werden, z. B. dadurch, daß man sie in
Kurven legt. Wenn man aber ein dünnes Band benutzt, wird die Konstruktion der Preßform
ziemlich kostspielig, falls nicht eine einfache Form des Gitters gewählt wird.