DEP0002129BA

DEP0002129BA - Space-saving, vacuum-tight connections between glass and metal in discharge tubes and processes for their manufacture

Info

Publication number: DEP0002129BA
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr. rer. nat. Berlin Schmersow
Original assignee: Siemens and Halske AG
Current assignee: Siemens and Halske AG
Publication date: 1951-03-08

Description

Bei Entladungsröhren, bei denen beispielsweise zur Erzielung einer ausreichenden Isolation zwischen zwei aus Metall bestehenden, verschiedenes Potential aufweisenden Gefässteilen eine aus Glas bestehende Gefässwand vorgesehen wird, ergibt sich die Aufgabe, Metall und Glas vakuumdicht miteinander zu verbinden. Um das zu erreichen, muss der anzuschmelzende Metallrand, sofern das Anschmelzmetall nicht denselben Ausdehnungskoeffizienten wie das zu verwendende Glas hat, angeschärft sei. Denn um die Gewähr für eine dauerhafte vakuumdichte Verbindung zu haben, muss ein solches Metall an der Anschmelzstelle dünnwandig gehalten werden. Das anzuschmelzende metallische Gefässteil muss demnach, wenn es z.B. eine im wesentlichen zylindrische Gefässwand an dem einen Ende der Entladungsröhre abschliessen soll, als Metallkappe mit angeschärftem Rand ausgebildet werden. Ein solcher Rand ergibt aber eine oft unerwünschte Vergrösserung der Bauhöhe der Entladungsröhre. Das ist z.B. bei Entladungsröhren der Fall, wenn das eine Gefässteil die aus Metall bestehende Anode bildet und das andere durch eine im wesentlichen zylindrische Gefässwand zu trennende Gefässteil die Gitterelektrode trägt und Gitterpotential aufweist. Hier ist die Bauhöhe zur Erzielung kleiner Induktivitäten und Kapazitäten möglichst klein zu halten, um dadurch kurze Zuleitungen zu den Elektroden zu erhalten. Die Zuleitungen zu den Elektroden sind dabei zweckmässigerweise mittels Glas oder glasähnlichen Materials in das abschliessende metallische Gefässteil einzuschmelzen.In the case of discharge tubes in which, for example, to achieve sufficient insulation between two metal vessel parts having different potentials, a vessel wall made of glass is provided, the task is to connect metal and glass to one another in a vacuum-tight manner. In order to achieve this, the metal edge to be fused must be sharpened, provided the fused metal does not have the same expansion coefficient as the glass to be used. Because in order to guarantee a permanent vacuum-tight connection, such a metal must be kept thin-walled at the melting point. The metallic part of the vessel to be fused must therefore be designed as a metal cap with a sharpened edge if it is to close, for example, an essentially cylindrical vessel wall at one end of the discharge tube. However, such an edge results in an often undesirable increase in the overall height of the discharge tube. This is the case with discharge tubes, for example, if one part of the vessel forms the metal anode and the other part of the vessel, which is to be separated by an essentially cylindrical vessel wall, carries the grid electrode and has grid potential. Here, the overall height must be kept as small as possible in order to achieve small inductances and capacitances, in order to obtain short supply lines to the electrodes. The supply lines to the electrodes are expediently melted into the closing metallic part of the vessel by means of glass or glass-like material.

Eine aus den obigen oder anderen Gründen erwünschte raumsparende vakuumdichte Verbindung zwischen Glas und Metall zu erhalten, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass an ein metallisches Gefässteil, welches eine im wesentlichen zylindrische Gefässwand aus Glas auf ihrer zur Einführung von Elektroden dienenden Seite abschliesst und an der Verbindungsstelle im wesentlichen ringscheibenförmig ausgebildet ist, ein Glasrand der Gefässwand stumpf angeschmolzen ist.The object of the present invention is to obtain a space-saving, vacuum-tight connection between glass and metal that is desired for the above or other reasons. According to the invention, this object is achieved in that a metallic vessel part which has an essentially cylindrical vessel wall made of glass closes on its side serving for the introduction of electrodes and is essentially annular disk-shaped at the connection point, a glass edge of the vessel wall is butt-melted.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel einer Entladungsröhre wiedergegeben, welche zwei aus Metall bestehende Gefässteile a und b besitzt, von denen das Gefässteil a eine aus Kupfer bestehende Anode darstellt, während das Gefässteil b im vorliegenden Beispiel aus Chromeisen besteht und das Gefäss nach oben abschliesst. Zwischen beiden Gefässteilen a und b liegt eine im wesentlichen zylindrische Gefässwand c aus Glas, deren Höhe durch die zwischen den Gefässteilen a und b zu erzielende Isolation bestimmt wird, denn die Gefässteile a und b weisen verschiedenes Potential auf, nämlich a Anoden- und b Gitterpotential. Das abschliessende metallische Gefässteil b trägt das an den schematisch angedeuteten Streben d befestigte Gitter der Entladungsröhre. Ausserdem tragen die Chromeisenstifte e, welche an dem abschliessenden metallischen Gefässteil b durch vakuumdichte Einschmelzung in das Glasteil f befestigt sind, in nicht dargestellter Weise die Kathodenanordnung (Heizfadensystem), für welche sie auch die Zuleitung bilden. Während die vakuumdichte Verbindung zwischen dem metallischen Gefässteil a (Anode) und der aus Glas bestehenden Gefässwand c ebenso wie die vakuumdichte Verbindung zwischen dem metallischen Gefässteil b und dem Glasteil f unter Benutzung eines angeschärften Randes (vgl. z.B. Stelle g) erfolgt, ist die Gefässwand aus Glas an der Stelle h stumpf an das an dieser Stelle ringscheibenförmige metallische Gefässteil b angeschmolzen. Dadurch wird eine Umbördelung des metallischen Gefässteiles b und eine Anschärfung des durch die Umbördelung entstehenden Randes, wie z.B. an der Stelle g, entbehrlich. Es wird eine Vergrösserung der Bauhöhe der Entladungsröhre vermieden, so dass die zur Halterung der Elektroden dienenden Stützen bzw. ihre Stromzuführungen kürzer gehalten werden können. Damit wird auch die Induktivität und Kapazität dieser Röhre kleiner gehalten als bei einer Anschmelzung zwischen den Teilen b und c mit angeschärftem Metallrand am Gefässteil b. Selbstverständlich kann das metallische Gefässteil b auch aus einem anderen Material als Chromeisen bestehen. Es müssen dann Vorkehrungen getroffen werden, welche das verwendete Metall für eine Stumpfanschmelzung an den stumpfen Glasrand der zylindrischen Gefässwand hinsichtlich des Ausdehnungs- koeffizienten anpassen, so dass auch in diesem Falle eine vakuumdichte Verbindung zwischen Metall und Glas erzielt wird. Hierzu eignet sich beispielsweise bei Verwendung von Kupfer für das metallische Gefässteil b eine auf dieses an der Anschmelzstelle aufgebrachte Emailleschicht.To explain the invention, an embodiment of a discharge tube is shown in the drawing, which has two metal vessel parts a and b, of which the vessel part a represents an anode made of copper, while the vessel part b in the present example consists of chrome iron and the vessel closes at the top. Between the two vessel parts a and b there is an essentially cylindrical vessel wall c made of glass, the height of which is determined by the insulation to be achieved between the vessel parts a and b, because the vessel parts a and b have different potentials, namely a anode potential and b grid potential . The final metallic vessel part b carries the grid of the discharge tube attached to the schematically indicated struts d. In addition, the chrome iron pins e, which are attached to the final metallic vessel part b by vacuum-tight melting into the glass part f, carry the cathode arrangement (filament system), for which they also form the supply line, in a manner not shown. While the vacuum-tight connection between the metallic vessel part a (anode) and the glass vessel wall c as well as the vacuum-tight connection between the metallic vessel part b and the glass part f are made using a sharpened edge (see e.g. point g), the vessel wall is made of glass at point h butt fused to the metallic vessel part b, which is in the form of an annular disk at this point. This eliminates the need for a flanging of the metallic vessel part b and a sharpening of the edge created by the flanging, e.g. at point g. An increase in the overall height of the discharge tube is avoided, so that the supports used to hold the electrodes or their power supply lines can be kept shorter. This also keeps the inductance and capacitance of this tube lower than when melting between parts b and c with a sharpened metal edge on the vessel part b. Of course, the metallic vessel part b can also consist of a material other than chrome iron. Precautions must then be taken, which the metal used for a stump fusion to the blunt glass edge of the cylindrical vessel wall with regard to the expansion adjust the coefficient so that a vacuum-tight connection between metal and glass is also achieved in this case. For this purpose, for example, when using copper for the metallic vessel part b, an enamel layer applied to this at the melting point is suitable.

Die vorstehend geschilderte Anschmelzung bringt nicht nur den Vorteil einer Herabsetzung der Bauhöhe der Entladungsröhre mit sich, sondern gestattet auch eine Vereinfachung des Anschmelzverfahrens. Es werden bei der als Ausführungsbeispiel gewählten Entladungsröhre die Kathodenanordnung und das Gitter in der gezeigten senkrechten Lage von oben her in die Gefässwand c eingeführt, so dass das metallische Gefässteil b an der Stelle h auf dem stumpfen noch nicht verbreiterten Glasrand der Gefässwand c ruht. Bei einem Verfahren, bei dem die Kathodenanordnung und das Gitter mittels des metallischen Gefässteiles c von unten in Teil c eingeführt werden, ruht der stumpfe Rand des noch nicht verbreiterten Glasrandes der Gefässwand c auf dem metallischen Gefässteil b. Gleichgültig, ob die Entladungsröhre sich in der einen oder anderen senkrechten Lage befindet, übt also auf die Anschmelzstelle h das Gewicht des jeweils auf ihr ruhenden Gefässteiles einen im wesentlichen für die Anschmelzung ausreichenden Druck aus. Wird nun beispielsweise durch Hochfrequenzheizung das metallische Gefässteil b erhitzt, so schmilzt der Glasrand an der Stelle h unter Verbreiterung an das metallische Gefässteil vakuumdicht an. Selbstverständlich muss nach einer gewissen Zeit eine Abstützung des auf der Stelle h ruhenden Gewichtes erfolgen, damit die gewünschte Höhe der Gefässwand c nicht unterschritten wird. Man erkennt also, dass der Anschmelzvorgang in einfachster Weise durchzuführen ist.The melting process described above not only has the advantage of reducing the overall height of the discharge tube, but also simplifying the melting process. In the discharge tube chosen as an exemplary embodiment, the cathode arrangement and the grid are inserted into the vessel wall c from above in the vertical position shown, so that the metallic vessel part b rests at point h on the blunt, not yet widened glass edge of the vessel wall c. In a method in which the cathode arrangement and the grid are introduced into part c from below by means of the metallic vessel part c, the blunt edge of the not yet widened glass edge of the vessel wall c rests on the metallic vessel part b. Regardless of whether the discharge tube is in one or the other vertical position, the weight of the part of the vessel resting on it exerts essentially sufficient pressure on the melting point h for the melting point. If, for example, the metallic vessel part b is heated by high-frequency heating, the glass rim at point h melts, widening, to the metallic vessel part in a vacuum-tight manner. Of course, after a certain time, the weight resting on the point h must be supported so that the desired height of the vessel wall c is not undershot. It can therefore be seen that the melting process can be carried out in the simplest possible manner.

Claims

1. Space-saving, vacuum-tight connection of glass and metal in discharge tubes, characterized in that a glass rim is attached to a metal vessel part which closes a substantially cylindrical vessel wall made of glass on its side used for the introduction of electrodes and is substantially annular disk-shaped at the connection point the vessel wall is butt melted.

2. A method for producing a vacuum-tight connection according to claim 1, characterized in that the metallic vessel part and the vessel wall at the points where the latter is to be melted, essentially by the weight of the metallic vessel part or the vessel wall, with which, if necessary, another metallic vessel part of the discharge tube has already been fused together in a vacuum-tight manner.

3. A method for producing a vacuum-tight connection according to claim 2, characterized in that the melting takes place by means of high-frequency heating of the metallic part of the vessel and the vessel wall is melted while the blunt edge of the glass is widened.