DE2646498C2 - Elektronenstrahlauffänger, insb. für Laufzeitröhren, und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektronenstrahlauffänger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Kollektoren dieser γ, Bauweise sind bereits in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt; vergl. hierzu beispielsweise die US-PS 71 739 oder die US-PS 36 66 980.

In vielen Fällen, beispielsweise bei Wanderfeldröhren mit einem gegenüber dem L eitungspotential abgesenk- mj ten Anfängerpotential (»depressed collector«), muß der Auffänger zwei an sich widersprüchliche Forderungen erfüllen: Das die Elektronen aufnehmende Kollektorteil soll die Verlustwärme rasch nach außen abgeben können, zugleich aber auch elektrisch sicher gegen die „-, Umgebung isoliert sein.

Verlötet man, wie in den zitierten Patentschriften vorgesehen, eine Keramikhülse mit einem Kupferkern, so besteht wegen des unterschiedlichen Wärmeausdehnungsverhaltens der beiden Lötpartner die Gefahr, daß im Laufe des Betriebs die Lötverbindung aufreißt und sich dadurch das anfänglich an sich gute Isolations- und Wärmeleitvermögen in unvorhersehbarer Weise verschlechtert Deshalb wird in der genannten US-PS

36 66 980 auch schon angeregt, in den Hohlkörper Längsschnitte einzubringen, die an der Körperachse vorbeiweisen und den Hohlkörper kompressibel machen. Eine solche Verrippung führt aber, wenn man d^n Fertigungsaufwand in Grenzen halten will, noch immer nicht zu wirklich zuverlässigen Übergängen.

Aus diesem Grund ist man in jüngerer Zeit mehr und mehr dazu übergegangen, unter Verzicht auf spannungsbelastete Metall-Keramik-Verbindungen die isolierhülse über federnde Bleche abzustützen (US-PS

37 17 787) oder in eine Struktur aus Keramikringen mit jeweils zwischengeordneten, abwechselnd am Höh körper und am Außenkörper fixierten Blechfahnen umzugestalten (US-PS 38 24 425) oder gar in einzelne Distanzierelemente aufzulösen, die zwischen die üblicherweise aus duktilem Kupfer bestehenden Körper eingepreßt werden (US-PS 36 79 929). Bei all diesen Konzepten wird die erforderliche Kurzschlußsicherheit mit einem Verlust an mechanischer Stabilität, teilweise auch mit einem relativ komplizierten Aufbau und stets mit einer verringerten Wärmeleitfähigkeit erkauft.

Zur Schaffung eines innenisolierten Kollektors mit hoher Überschlagsfestigkeit und guter Wärmeabfuhr, der einfach hergestellt werden kann und einen mechanisch robusten Aufbau hat, wird erfindungsgem.tß vorgeschlagen, daß der Kollektor der eingangs genannten Art gemäß dem kennzeichnenden Tei¹ des Anspruchs 1 ausgebildet ist. Für den Fall, daß auch der Außenkörper massiv ist und aus einem gut wärmeleitfähigen Metall besteht (Konduktionskühlung), sollte in Weiterbildung der Erfindung auch dieser Körper genauso wie der Kern mit der Isolierhülse vei gössen sein und eine entsprechende Zwischenlage enthalten. Die hitzebedingten Spannungen sind besonders gering, wenn man den K.upferkörper mit einer Molybdänzwischenlage versieht und die Isolierhülse aus Keramik fertigt.

Die vorgeschlagene Verbundbauweise zeichnet sich durch folgende Eigenschaften aus:

Aufgrund des innigen, von keinerlei Ablösungserscheinungen beeinträchtigten Metall-Keramik-Kontaktes ergeben sich ideale Wärmeübergänge zwischen den einzelnen Verbundpartnern. Da der Verguß außerdem frei ist von Loten jeder Art, kann man den erfindungsgemäßen Auffänger hohen Ausheiz- und Betriebstemperaturen aussetzen, ohne daß sich dabei das Vakuum etwa durch verdampfendes Lot oder durch Leckbildungen infolge von Lotdiffusion abbaut. Hinzukommt, daß man praktisch keine vorgefertigten Teile benötigt; die Isolierhülse kann ein Rohteil ohne jede Toleranzbedingung sein und als Gußmaterial kann diverses Halbzeug verwendet werden. Eine solche Möglichkeit führt zu einer wesentlichen Herstellungserleichterung und bedeutet eine beträchtliche Kostenersparnis.

Es ist aus der Literatur an sich schon seit läng», rem bekannt, die thermische Ausdehnung von gut leitenden Kollekte rkörpem durch Spannringe mit kleinem Wärmeausdehnungskoeffizienten zu begrenzen (US-PS 25 86 IOD) sowie den Raum zwischen zwei hülsenförmigen, aus einer Einschmelzlegierung bestehenden Auffängerteilen durch geschmolzenes Kupferlot aufzufüllen

(DT-AS 10 98 620). Bei beiden vorbekannten Ausführungen handelt es sich jedoch, abgesehen vo/' den Unterschieden rein konstruktiver Art, nich' um ifmenisolierte Kollektoren.

Die Erfindung soll nun anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung näher erläutert werden. In den Firn'en sind einander entsprechende Teile mit glei;:.en Bezugszeichen versehen. Es zeigt

F i g. 1 einen erfindungsgemäßen Auffänger mit Konduktionskühlung in einem Seitenschnitt und

Fig.2 einen erflndungsgemäßen Auffänger mit Flüssigkeitskühlung in der gleichen Darstellungsweise wie Fig. 1.

Der Auffänger der F i <;. 1 ist für eine Wanderfeldröhre vorgesehen. Er enthält im Einzelnen einen massiven Hohlkörper (Kern 1) aus Kupfer, eine Hülse 2 aus BeO-Keramik und einen ebenfalls massiven, aus Kupfer bestehenden Außenkörper (Außenmantel 3). Alle drei Teile sind rotationssymmetrisch und liegen in koaxialer Lage ineinander. Im Inneren der beiden Meiallkörp ;r befinden sich, ebenfalls konzentrisch zur Auffängerarhse, Molybdänrohre 4,5 als Zwischenlagen.

Der Hohlkörper 1 enthält einen Hohlraum 6, in dem die Elektronen des verbrauchten ElektronenFirahls gesammelt werden. Dieser Hohlraum ist über eiidi im Hohlkörperboden eingebrachten Kanal 7 mit dem hinter dem Körperboden befindlichen Raum verbui den. Der Außenmantel 3 trägt in Richtung der Auffängerlängsachse an beiden Enden jeweils einen mehrteiligen Anschlußflansch 8, 9 (die Flansche bestehen im vorliegenden Fall jeweils aus Vaconanpassungsringen 10, 11 und an die Vaconringe gesetzten, ebenfalls aus Vacon bestehenden Scheiben 12,13). Die Vaconscheibe

13 ist außerdem noch mit einer Keramikdurchführung

14 versehen, um den Kern auf ein bestimmtes Spannungspotential bringen zu können.

Das geschilderte Ausführungsbeispiel wird folgendermaßen hergestellt:

In einer Gußform aus Graphit werden die bereits metallisierte Keramikhülse und vorgeglühte Molybdänrohre sowie die Anpassungsteile der Anschlußflansche in richtiger Lage zueinander eingesetzt Dann legt η an die benötigte Kupfermenge in den Abschmelztcil der Form und schmilzt sie in einem Vakuumofen. Nach dem Schmelzvorgang werden die Graphitform entfernt, die Anschlußflansche vervollständigt und der elektrische Anschluß für den Kern hergestellt

Durch das Schmelzen wird das gesamte Material entgast und entsteht eine lunkerfreie Verbindung zwischen allen Einzelteilen, also sowohl zwischen ;m Kupfer und der Keramik als auch zwischen dem Kupfer und dem Molybdän.

Der vorgeschlagene Auffänger kann auch auf andere Weise als durch Konduktion gekühlt werden. F i g. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Kollektorversion mit Flüssigkeitskühlung. Diese Ausführung unterscheidet sich von der ersten im wesentlichen nur darin, daß der Außenkörper nicht aus einem massiven Kupferteil besteht, sondern eine hohle, mit Leitblechen versehene Struktur ist Dieses Gebilde enthält eine der Hülsenaußenfläche anliegende Kupferschicht 14, ein Leitblech 15 und eine mit einem Fliissigkeitseinlaß 17 und einem Pumpstutzen 18 versehene Außenwand 16. (Der Flüssigkeitsauslaß ist in der Darstellung nicht sichtbar). Kupferschicht, Leitblech und Außenwand liegen koaxial ineinander. Die Kupferschicht ist mit der Keramikhülse verschmolzen, und zwar im gleichen Arbeitsgang wie der Kern. Im vorliegenden Fall enthält der dem Auffängerboden benachbarte Flansch statt einem zwei Teile, nämlich einen Anschluß 19 aus V2A-Stahl und eine Vaconscheibe 20, und ist die Keramikhülse 2 η it dem Anschluß 19 llüssigkeitsdicht verbunden.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele. So ist es insbesondere bei flüssiggekühlten Kollektoren nicht immer erforderlich, daß die Isolierhülse von einem mit ihr vergossenen Körper umschlossen wird. Eine gut haftende Kupferschicht ließe sich auch durch elektrolytische Abscheidung auftragen. Elektrolytkupfer hat allerdings nicht so gute Eigenschaften wie das beim Schmelzen automatisch entstehende Vakuumkupfer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Elektronenstrahlauffanger, insbesondere für Laufzeitröhren, mit einem den Elektronenstrahl i aufnehmenden, massiven Hohlkörper (Kern) aus einem thermisch gut leitenden Metall, einem metallischen Außenkörper und einer den beiden Metallkörpern zwischengeordneten, zumindest mit dem Kern in einem festen, flächigen Kentakt m stehenden Hülse aus einem elektrisch isolierenden Material (Isolierhülse), dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden Metallkörpern (1,

   3) zumindest der Kern (1) mit der IsolierhüLse (2) vergossen ist und eine Wärmeausdehnungsbremse '.η ι i Form einer Zwischenlage (4, 5) enthält, die sich u\ seinem Inneren über wenigstens annähernd Ίι^ gesamte Kontaktfläche zwischen dem Kern (1) und der Isolierhüise (2) erstreckt und aus einem Metall besteht, dessen Temperaturausdehnungskoeffizient >o kleiner ist als der des Kernmetalls.

   2. Auffänger nach Anspruch 1, mit einem massiven Außenkörper aus einem thermisch gut leitenden Metall (Außenmantel), dadurch gekennzeichnet, daß auch der Außenmantel (3) mit der Isolierhülse (2) ₂ ^r> vergossen ist und eine Zwischenlage (5) enthält, die sich in seinem Innern über wenigstens annähernd c!ie gesamte Kontaktfläche zwischen dem Außenmantel (3) und der Isolierhülse (2) erstreckt und aus einem Metall besteht, dessen Temperaturausdehnutigsko- jo effizient kleiner ist als der des Mantelmetalls.

   3. Auffänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (1) und der Außenkörper (3) aus Kupfer, die Zwischenlage (4, 5) ans Molybdän und die Isolierhülse (2) aus Keramik r> bestehen.

   4. Verfahren zur Herstellung eines Auffängers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst in eine Gußform die Isolierhülse und die Zwischenlag«; in richtiger Lage zueinander eingesetzt werden, daß dann das Schmelzmaterial in den Abschmelzteil der Form eingelegt und hiernach im Vakuum verschmolzen wird.

   5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn- 4^r> zeichnet, daß die Gußform aus Grahpit besteht, daß die Isolierhülse eine beidseitig metallisierte Keramik ist und daß als Zwischenlage ein vorgeglühtes Molybdänrohr verwendet wird.