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" Liaison étanche au vide poussé entre des tubes métalliques et ES des pièces céramiques "
L'invention se rapporte aux assemblages ou liaisons étanches au vide poussé réalisa entre les pièces en métal et celles en matière céramique à l'aide de verre coulé ou bien d'une brasure (produit à braser). L'invention présente une importance parti- culière pour la fabrication de tubes électroniques, plus spécia- lement pour la teahnique des ondes ultra-courtes.
Dans ce cas, une plaque céramique est fréquemment scellée par fusion d'une manière étanche au vide poussé dans un tube mé- tallique, de préférence en cuivre. Par suite des coefficients de dilatation différents du cuivre et de la matière céramique, on ne peut utiliser, à cet effet, que des tubes de cuivre à paroi relativement mince, dont l'épaisseur de paroi ne peut pas dépasser 0,05 à 0,2mm pour un diamètre de tube d'environ 10 à 50mm.
Suivant l'invention, on soudera également des tubes à paroi
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plus épaisse à des pièces céramiques, et l'épaisseur de la paroi du tube s'élevera, suivant le diamètre de celui-ci, à en- viron 0,2-0,5mm. A cet effet, on soude ou l'on brase à la sur- face exterhe d'une soudure intérieure un'élément additionnel métallique ou céramique, possédant une dilatation plus forte que la matière céramique et que la masse coulée ou, respectivement, que la brasure se trouvant à l'intérieur.
Dans le cas d'une soudure extérieure, il faut placer du côté intérieur, un élément additionnel dont la dilatation est plus faible que celle de la matière céramique et de la masse coulée ou, respectivement/de la brasure. Par"souduce intérieure" il faut entendre celle pour laquelle l'emplacement de la soudure se trouve à l'intérieur du tube. De même, dans le cas de la "soudure extérieure", l'emplacement de la soudure se trouve à l'extérieur. De cette manière, la soudure subit une pression supplémentaire, dont la grandeur peut -être adaptée aux conditions de- chaque cas particulier par le choix des matières et de leurs dimensions.
L'invention va être mise en lumière ci-après, à l'aide de quelques exemples de réalisation. Sur la fig. 1, le tube métal- lique 1, par exemple, en cuivre, est réuni au disquq céramique
3 par la pâte de verre fondue 2. A la place de la pâte de verre
2 on peut aussi faire usage d'une brasure. L'anneau 5 est réa- lisé en métal ou en matière céramique. Cet anneau et la pâte de verre 6, exercent ensemble, par suite de leurs coefficients de dilatation un peu plus élevés, des efforts de compression sur la liaison par soudure (fusion) ou par brasureentre les éléments
1 et 3.
Fig. 2 représente la même liaison, avec cette seule diffé- rence que l'anneau 5 est brasé à l'élément 1 par de la brasure
7. La brasure et la fusion peuvent être exécutées en une seule et même opération.
Fig. 5 montre les soudures qui réunissent deux tubes con-
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centriques. Les parties 1, 3, 4, 5 et 8 sont réunies entre el- les, comme décrit précédemment, par les masses fondues 2 et 2a, ainsi que 6 et 6a. La partie 5 et la masse fondue 6 ont un coef- ficient de dilatation plus élevé que la partie 3 et que la masse fondue 2 et 2a. La partie 8 et la masse 6a possèdent, par contre un plus petit coefficient de dilatation.
Fig. 4 représente la forme d'exécution correspondante, avec réunion des parties 5 et 8 par la brasure 7 et 7a.
Une autre possibilité de réalisation de l'invention pour des @ tubes épais est illustrée par la fig. 5. Un tube métal- lique 9 d'une épaisseur de paroi choisie à volonté est réuni par brasage, laminage ou par galvanisation à un très mince tube en cuivre 1, dont la paroi n'a, par exemple, que quelques dixièmes de millimètres d'épaisseur. Ge mince tube de cuivre est soudé par le verre 2 à la pièce céramique 3. Le coefficient de dila- tation du tube 9 doit être moins élevé que celui du disque céra- inique 3 et de la masse coulée 2. La fig. 6 représente la même application de l'invention dans le cas de deux tubes concentri- ques 9 et 10 à parois épaisses. Les autres signes de référence correspondent à ceux de la fig. 3.
Le coefficient de dilatation du tube 10 doit être plus faible que celui du disque céramique et de la masse coulée 2a.
Dans de nombreux cas de scellement de tubes concentriques par fusion, il n'est pas nécessaire de prévoir un élément de pres- sion sur le côté extérieur du tube le plus large, mais il suffit de placer un élément de pression de l'espèce, à l'intérieur du tupe le plus étroit. On peut aussi prévoir à cet effet un anneau en verre, c'est-à-dire supprimer l'élément de pression céramique ou métallique et charger l'anneau de verre de produire une compres- sion additionnelle. Cet anneau de verre peut être scellé, par fusion, par ex., à l'aide d'un élément profilé en charbon, grâce à quoi il n'intervient dans aucune liaison. Son coefficient de dilatation doit être plus faible que celui de la soudure ou
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brasure de la matière céramique placée à l'extérieur.
En outre, son épaisseur peut être choisie de manière que l'effort de compression ait une certaine grandeur.
Lorsqu'il s'agit du scellement ou soudure étanche au vide poussé de tubes en cuivre, l'anneau de compression extérieur (chiffre de référence 5 des figures du dessin) peut être avanta- geusement fabriqué en fer à 50% de nickel ou en fer au chrome ou bien encore en matière céramique T2, tandis que le verre au plomb ou verre 16III de Schott conviennent pour la coulée de verre 6.
L'anneau céramique 3 peut être avantageusement réalisé en "Frequenta" ou "Calit", qui peut être soudé à l'aide de la masse fondue 2 et 2a en verre "Fiolax" ou en verre de Schott 2954III.
L'anneau de compression intérieur 8 peut, par exemple, être en tungstène, molybdène, tantale, Kovar, en masse "D" ou en$masse "K" et être scellée par exemple, à l'aide de la masse coulée 6a en ver- re G20, en verre à sceller au tungstène ou au molybdène. De même, on peut, suivant les fig. 5 et'6, réaliser le tube extérieur 9 e en mêms métaux que le tube 5, et par conséquent, par exemple, en fer au nickel ou au chrome. Pour le tube intérieur 10 viennent alors en considération, comme ci-avant pour les éléments 8, le tungstène, le molydène, le tantale, ou le métal Kovar. Pour les tubes 9 et 10 on peut également utiliser les matières céramiques correspondantes revêtues d'une mince couche métallique.
Si l'on désire employer une brasure au métal à la place de la soudure au verre coulé, les brasures ou soudures fortes à : l'argent ou aux alliages d'argent et de cuivre conviennent trâe bien.
Les exemples décrits ci-avant concernent le schllement des tubes en cuivre. Il est à remarquer, que l'invention n'est toute- : fois pas limitée à ce suel cas. Des tubes en d'autres métaux peu- vent également être scellés ou soudés. Dans ce cas, les pièces céramiques et les verres indiqués ci-avant, et qui sont choisis pour convenir au cas du cuivre, ne conviennent pas tels quels. un
La présente invention s'applique avec/avantage particulier
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à la construction des tubes électroniques, surtout pour ondes ultra-courtes dans la bande des centimètres ou des décimètres, qui possèdent, comme résonateur déterminant la fréquence, une cavité ou espace vide délimité de toutes parts par des surfaces métalliques.
Dans ces dispositifs, le résonateur consiste fré- quemment en un conducteur d'énergie concentrique, en un-endroit duquel s'opère l'émission électronique.
L'invention est egalement importante pour les tubes ampli- ficateurs de ires haute fréquence et pour les tubes tachymétri- ques ou stroboscopiques (pour la mesure de la durée des courses) car ici également un conducteur concentrique doit être directe- ment introduit dans le vide.
En outre, elle offre également des avantages dans le cas des conducteurs tubulaires creux sans noyau conducteur central, c'est-à-dire dans le cas de dispositifs servant au travail avec les ondes des types dits H01 ou E0.
REVENDICATIONS.
1. Liaison étanche au vide poussé entre tubes métalliques et pièces céramiques, en particulier pour la fabrication de tube: électroniques pour ondes ultra-courtes, réalisée à l'aide de verre fondu ou de brasure, caractérisée en ce que/le côté éloig- né de celui où se trouve la liaison etanche au vide poussé, est soudé ou brasé un élément additionnel exerçant un effort de compression sur ladite liaison et disposé au niveau de cette dernière.
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"High vacuum tight connection between metal tubes and ES of ceramic parts"
The invention relates to high vacuum tight assemblies or connections made between metal parts and those made of ceramic material using cast glass or a solder (product to be brazed). The invention is of particular importance for the manufacture of electron tubes, more especially for ultra-short wave technology.
In this case, a ceramic plate is frequently melt sealed in a high vacuum tight manner in a metal tube, preferably copper. Due to the different expansion coefficients of copper and ceramic material, only relatively thin-walled copper tubes can be used for this purpose, the wall thickness of which cannot exceed 0.05 to 0, 2mm for a tube diameter of about 10 to 50mm.
According to the invention, tubes with a wall will also be welded
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thicker to ceramic pieces, and the wall thickness of the tube will, depending on the diameter of the tube, be about 0.2-0.5mm. To this end, an additional metallic or ceramic element is welded or brazed on the outer surface of an internal weld, having a greater expansion than the ceramic material and than the cast mass or, respectively, than the solder inside.
In the case of an external weld, it is necessary to place on the internal side, an additional element whose expansion is smaller than that of the ceramic material and of the cast mass or, respectively / of the solder. By "inner weld" is meant that for which the location of the weld is inside the tube. Likewise, in the case of "outer weld", the location of the weld is on the outside. In this way, the weld is subjected to an additional pressure, the size of which can be adapted to the conditions of each particular case by the choice of materials and their dimensions.
The invention will be brought to light below, with the aid of a few exemplary embodiments. In fig. 1, the metal tube 1, for example, made of copper, is joined to the ceramic disc
3 by the molten glass paste 2. In place of the glass paste
2 it is also possible to use a solder. The ring 5 is made of metal or of ceramic material. This ring and the glass paste 6, together exert, as a result of their slightly higher expansion coefficients, compressive forces on the connection by welding (fusion) or by brazing between the elements.
1 and 3.
Fig. 2 shows the same connection, with the only difference that the ring 5 is soldered to the element 1 by solder
7. Soldering and melting can be performed in one and the same operation.
Fig. 5 shows the welds which join two tubes con-
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centric. Parts 1, 3, 4, 5 and 8 are joined together, as described above, by melts 2 and 2a, as well as 6 and 6a. Part 5 and melt 6 have a higher coefficient of expansion than part 3 and melt 2 and 2a. Part 8 and mass 6a, on the other hand, have a smaller coefficient of expansion.
Fig. 4 shows the corresponding embodiment, with the joining of parts 5 and 8 by the solder 7 and 7a.
Another possible embodiment of the invention for thick tubes is illustrated in FIG. 5. A metal tube 9 of a wall thickness chosen at will is joined by brazing, rolling or galvanizing to a very thin copper tube 1, the wall of which has, for example, only a few tenths of a millimeter. thick. The thin copper tube is welded by the glass 2 to the ceramic part 3. The coefficient of expansion of the tube 9 must be lower than that of the ceramic disc 3 and the casting 2. Fig. 6 represents the same application of the invention in the case of two concentric tubes 9 and 10 with thick walls. The other reference signs correspond to those of FIG. 3.
The coefficient of expansion of the tube 10 must be lower than that of the ceramic disc and of the casting mass 2a.
In many cases of sealing concentric tubes by fusion, it is not necessary to provide a pressure element on the outer side of the larger tube, but it is sufficient to place a pressure element of this kind, inside the narrowest tupe. A glass ring can also be provided for this purpose, ie removing the ceramic or metallic pressure element and instructing the glass ring to produce additional compression. This glass ring can be sealed, eg by fusion, using a charcoal profile element, whereby it does not interfere with any connection. Its coefficient of expansion must be lower than that of the weld or
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brazing of the ceramic material placed on the outside.
In addition, its thickness can be chosen so that the compressive force has a certain magnitude.
When it comes to the high vacuum sealing or welding of copper pipes, the outer compression ring (reference numeral 5 in the figures of the drawing) can be advantageously made of 50% nickel iron or chrome iron or even T2 ceramic, while lead glass or Schott 16III glass are suitable for casting glass 6.
The ceramic ring 3 can advantageously be made of "Frequenta" or "Calit", which can be welded using the melt 2 and 2a of "Fiolax" glass or of Schott 2954III glass.
The inner compression ring 8 can, for example, be made of tungsten, molybdenum, tantalum, Kovar, in mass "D" or in $ mass "K" and be sealed, for example, with the aid of the casting mass 6a in G20 glass, tungsten or molybdenum sealable glass. Likewise, it is possible, according to FIGS. 5 and '6, making the outer tube 9 e of the same metals as the tube 5, and therefore, for example, of nickel or chromium iron. For the inner tube 10 then come into consideration, as above for the elements 8, tungsten, molydene, tantalum, or the metal Kovar. The corresponding ceramic materials coated with a thin metallic layer can also be used for tubes 9 and 10.
If it is desired to use solder to metal instead of solder to cast glass, solder or strong solder to silver or silver and copper alloys are very suitable.
The examples described above relate to the schllement of copper tubes. It should be noted that the invention is however not limited to this suel case. Tubes of other metals can also be sealed or welded. In this case, the ceramic parts and the glasses indicated above, and which are chosen to suit the case of copper, are not suitable as they are. a
The present invention applies with / particular advantage
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in the construction of electronic tubes, especially for ultra-short waves in the centimeter or decimeter band, which have, as a resonator determining the frequency, a cavity or empty space delimited on all sides by metal surfaces.
In these devices, the resonator frequently consists of a concentric energy conductor, at a location from which electronic emission takes place.
The invention is also important for high-frequency ires amplifier tubes and for tachometric or strobe tubes (for measuring the duration of the strokes) because here too a concentric conductor must be introduced directly into the vacuum. .
In addition, it also offers advantages in the case of hollow tubular conductors without a central conductive core, that is to say in the case of devices used for working with waves of the so-called H01 or E0 types.
CLAIMS.
1. High vacuum tight connection between metal tubes and ceramic parts, in particular for the manufacture of electronic tubes for ultra-short waves, made using molten glass or solder, characterized in that / the eloig- side born from that where the high vacuum-tight connection is located, an additional element is welded or brazed exerting a compressive force on said connection and arranged at the level of the latter.