DE2139582A1

DE2139582A1 - Magnetron

Info

Publication number: DE2139582A1
Application number: DE19712139582
Authority: DE
Inventors: Brian Frederick Springfield Chelmsford Essex Cooper (Großbritannien) P HOIj 29 02
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Current assignee: Teledyne UK Ltd
Priority date: 1970-08-06
Filing date: 1971-08-06
Publication date: 1972-02-10
Also published as: US3727097A; NL7110464A; GB1349354A; FR2104095A5; SE366609B; AU456610B2; DE2139582C3; CA947427A; AU3188371A; DE2139582B2

Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL-PHYS. DR. MANITZ DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL

DIPL-ING. FINSTERWALD DIPL-ING. GRAMKOW 2139582

PATENTANWÄLTE

Hl/Sv - E 104-7 ^re. AUE 1971

ENGLISH EEEOTRIO VALVE COMPANY LID. Bush House, Aldwych, London W.G.2, England

Magnetron

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetron und betrifft insbesondere ein Magnetron der Art, in dem eine Abstimmung durch ein leitendes Glied bewirkt wird, das sich angrenzend an eine Endfläche bzw. Stirnfläche eines Anodenblocks befindet und axial zu der Fläche hin und von deser weg unter der Steuerung eines piezoelektrischen Wandlers in der evakuierten Hülle bzw. dem evakuierten Kolben des Magnetrons beweglich ist.

Es wurde gefunden, daß im Betrieb die Abstimmfähigkeit bzw. Abstimmleistung des piezoelektrischen Wandlers dazu neigt, allmählich bzw. stufenweise sich zu verschlechtern. Es ist ebenfalls beobachtet worden, daß eine Verschlechterung der Abstimmfähigkeit der Röhre während der Bearbeitung der Röhre

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Dr. Müller-Bor* Dr. Minitz · Or. Deufel · Dlpl.-Ing. Finsterwald Dlpl.-Ing. Qrfcnkow Brauntchwaig, Am Bürgerpark β 8 München 22, Robert-Koch-StraBe 1 7 Stuttgart-Bad Cannttatt, Markutraße Telefon (0531) 73««7 _{Telefon (M11)} J_{936451 τ#}|_βχ _s._am _mbpet Taleton (0711) »72*1 Bank: Zentralkaas· Bayer. Volksbanken, München, Kto.-Nr.9622 Postscheck: München 95485

bei der Herstellung, beispielsweise der Kathodenaktivierung und Alterung auftritt. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Magnetrnns der obengenannten Gattung, bei dem die Neigung für das oben erläuterte Auftreten einer Verschlechterung des piezoelektrischen Wandlers vermindert ist.

Erfindungsgemäß sind bei einem Hagnetron der obengenannten Gattung Einrichtungen vorgesehen zum Abschirmen von andernfalls freiliegenden Bereichen des den Wandler bildenden piezoelektrischen Materials gegen die Kathode.

Es wird angenommen, daß die Verschlechterung der Abstimmungsleistung in einem weitgehenden HaBe auftrat aufgrund einer Eeaktion des piezoelektrischen Materials mit von der Kathode freigesetzten Gasen, aufgrund von Shunt-Effekten durch Ablagerungen von von der Kathode stammendem Metall, insbesondere an dem Grenzbereich zwischen zwei Abschnitten des den Wandler bildenden piezoelektrischen Materials, wenn der Wandler von dem bimorphen Typ bzw. Zwei-Element en-Typ ist, und in einem geringeren Ausmaß aufgrund von Wärme effekten.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Abschirmungseinrichtungen wird vorteilhafterweise eine Verringerung der oben erwähnten allmählichen Verschlechterung erreicht.

Die Abschirmungseinrichtungen können die Form eines Schirmes, der vor dem zu der Kathode gerichteten Wandler angebracht ist, oder die Form einer Ablagerung von isolierendem Material auf andernfalls freiliegenden Bereichen des zu der Kathode gerichteten piezoelektrischen Materials aufweisen. Bei bevorzugten Ausfuhrungsformen der Erfindung werden beide oben erwähnten Absehirmungsformen zusammen vorgesehen. Me Ablagerung von isolierendem Material wird bevorzugt vorgesehen, um alle der Kantenflächen des piezoelektrischen Wandlers abzudecken,

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so daß kein Bereich des piezoelektrischen Materials ausgesetzt "bzw. frei ist.

Bevorzugt ist das isolierende Material Glas. Die Beschaffenheit des Glases ist nicht von kritischer Bedeutung, jedoch ist Bleiglas aufgrund seines niedrigen Schmelzpunktes und seiner guten Benetzungseigenschaften bevorzugt. Ein bevorzugtes Bleiglas weist die folgende Mischung auf:

Mennige (Read	Lead)	440	S
Boroxid		32	S
Zinkoxid		30	g
Aluminiumhydrc		18

Die Glasschicht ist geeigneterweise etwa 0,075 nim (0.003") dick.

Wenn, wie es üblicherweise der Fall ist, das leitende Abstimmglied auf einem Arm (mit dem es integral verbunden sein kann) angebracht ist, der von dem Ende eines piezoelektrischen Wandlers vorspringt, der seinerseits in einer freitragenden Weise ron einem relativ massiven Halterungsblock angebracht ist, wird der Schirm bevorzugt auf dem Arm getragen. Bevorzugt ist ein Wärmeleiter zwischen den Arm und den Halterungsblock geschaltet, um die von dem Schirm und dem Abstimmglied absorbierte Wärme abzuleiten.

Bevorzugte Materialien sind Kupfer für den Arm, den Abstimmglied-Schirm und den Wärmeleiter und Eovar (^ickel-Kupfer-Eisen) für den Halterungsblock.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Wandler von dem ^-efi-d-effl bimorphen Typ. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Wandler von dem multimorphen Typ.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Teils eines Magnetrons des

versehenen nicht mit Drahtbügeln (unstrapped)/Sonnentyps, das mittels eines axial beweglichen leitenden Gliedes abstimmbar ist,

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung, in der die Ausrichtung bzw. Fluchtung des beweglichen Abstimmgliedes der Fig. 1 mit den Hohlräumen in dem Anodenblock des Magnetrons der Fig. 1 dargestellt ist,

" Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer piezoelektrischen bimorphen Wandler anordnung, die erfindungsgemäß vorgesehen ist,

Fig. 4 eine teilweise Draufsicht einer alternativen Konfiguration für das bewegliche Abstimmglied der Fig. 1,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer piezoelektrischen multimorphen Wandleranordnung, die gemäß der Erfindung vorgesehen ist, und

Fig. 6 eine Schnittansicht eines der piezoelektrischen multimorphen Wandler, die in der Anordnung der Fig. 5 verwendet werden.

Nach den Fig. 1 und 2 weist ein Magnetron einen nicht mit Drahtbügeln versehenen (unstrapped) Sonnenstrahl-Anodenblock 1 auf, der die gewöhnliche wechselweise Anordnung von großen Hohlräumen 2 und kleinen Hohlräumen 3 umfaßt. Der Anodenblock 1 weist eine Axialbohrung 4 auf, in der eine Kathode 5 angebracht ist. Auf beiden Seiten des Anodenblocks 1 sind Polstücke 6 und 7 vorgesehen. Zwischen einer Fläche des Anodenblocks 1 und dem Polstück 7 ist ein Abstimmglied 8 angebracht, das (durch einen in den Fig. 1 und 2 nicht, jedoch in Fig. 3 dargestellten piezoelektrischen Wandler) gesteuert wird, um sich axial zu der

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!"lache des Anodenblocks 1 und von dieser wggzubewegen. Das . Abstimmglied 8 ist ein leitender Ring, dessen Außenumfang 9 etwa mit den Stirnwänden 10 der größeren Hohlräume 2 fluchtet, während der innere Umfang 11 etwa mit den Stirnwänden 12 der kleineren Hohlräume 3 fluchtet. Somit wirkt jeder Abschnitt des Abstimmgliedes 8, der über einem größeren Hohlraum liegt, als eine KurzSchlußwindung, deren Einwirkung auf den Hohlraum zunimmt, wenn das Glied 8 nahe zu der Fläche des Anodenblocks 1 bewegt wird, um die Oszillationsfrequenz zu erhöhen, und abnimmt, wenn das Glied 8 von der Fläche des Anodenblocks 1 wegbewegt wird, um die Oszillationsfrequenz herabzusetzen.

Nach Fig. 3 ist das ringförmige Abstimmglied 8 an dem Ende eines leitenden Arms 13 aus Kupfer und als ein Teil von diesem ausgebildet. Der Arm 13 ist an die Unterseite des Endes eines piezoelektrischen Wandlers 14 vom bimorphen Typ, der an sich bekannt ist, hart angelötet und springt von diesem Ende vor. Der Wandler 14, der aus zwei Streifen aus piezoelektrischem Material, einer auf der Oberseite des anderen, besteht, ist in einer freitragenden Weise an einem leitenden Halterungsblock 15 aus Kovar (Metall-Kupfer-Eisen) angebracht. ■Verbindungsleitungen 16 und 17 zur Zuführung eines erregenden Potentials zu dem bimorphen Wandler sind durch Durchführungsdichtungen 18 und 19 in einem Basisglied 20 hindurchgeführt, das seinerseits in die nicht dargestellten Wände des Magnetrons dicht eingesetzt ist.

Erfindungsgemäß sind die Kanten 22 des Wandlers und die von der Kante der oberen Lage von piezoelektrischem Material gebildete Aussparung 23 sowie die obere Fläche der unteren Lage von piezoelektrischem Material mit einer dünnen Glasschicht überzogen, wie es durch Schattierung dargestellt ist, um die andernfalls freiliegenden Bereiche des piezoelektrischen

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Materials in der oberen und unteren Lage abzudecken. Das Glas ist ein Bleiglas mit einer Schichtdicke von etwa 0,075 ™i (0.003")> das die folgende Mischung aufweist:

Mennige (Read Lead) 440 g

Boroxid 32 g

Zinkoxid 30 g

Aluminiumhydroxid 18 g

Zusätzlich ist ein Blech 24 aus Kupfer mit dem Arm 13 an der unteren Lage des piezoelektrischen Materials angebracht, wo- W bei das Ende des Bleches 24 um 90° nach oben gebogen ist, um einen Schirm 25 vor der zur Magnetronkathode 5 gerichteten Kante des Wandlers zu bilden. Ein wärmeleitender Streifen aus Kupfer ist zwischen den Arm 13 und das eine Abschirmung bildende Blech 24 auf der einen Seite und den Halterungsblock 15 auf der anderen Seite verbunden.

In dem Pail der S¹Ig. 4 weist das Abstimmglied eine äußere Abgrenzung in Zinnenform bzw. gezackter Form auf, wobei jede Verlängerung des Abstimmringes 8 einen Teil von einem der größeren Hohlräume in dem Magnetronblock 9 abdeckt. Durch diese Anordnung wird eine Abstimmrate vorgesehen, die größer als die der Anordnung in Fig. 2 ist, bei der das Abstimmglied einen ebenen Ring umfaßt.

Mach den Fig. 5 und 6 ist die allgemeine Konstruktion der Wandleranordnung ähnlich der in Fig. 3 gezeigten, jedoch sind anstelle eines piezoelektrischen Wandlers des bimorphen Typs zwei piezoelektrische Wandler vom multimorphen Typ vorgesehen. Jeder der multimorphen piezoelektrischen Wandler der Fig. 5 umfaßt eine obere Elektrode 27 und eine untere Elektrode 28, die auf einem piezoelektrischen Keramikkörper 29 vorgesehen sind. Innerhalb des piezoelektrischen Keramikkörpers 29 sind Mittelelektroden 30 vorgesehen, die durch öffnungen 31 ver-

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laufen. Der Bereich, der andernfalls ein freier Raum zwischen einem Draht 30 und der Seitenwand einer öffnung 31 sein würde, wird von einem Graphitmaterial 32 eingenommen. Der freiliegende Bereich des piezoelektrischen Materials entlang jeder Seite des- Wandlers zwischen der oberen Elektrode 27 und der unteren Elektrode 28 ist mit einem Glasmaterial "bedeckt. Die Stirnflächen 34- des Wandlers 27 sind in einer gleichen Weise bedeckt.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

' 1.j Magnetron, bei dem ein Abstimmen durch ein leitendes Glied bewirkt wird, das sich benachbart zu einer Stirnfläche eines Anodenblocks befindet und axial zu der Fläche hin und von dieser weg unter der Steuerung eines piezoelektrischen Wandlers in dem evakuierten Kolben des Magnetrons beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind zum Abschirmen von anderenfalls freiliegent den Bereichen des den Wandler bildenden piezoelektrischen Materials gegen die Kathode.
2. Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmungseinrichtungen in der Form eines Schirms vorgesehen sind, der vor dem zu der Kathode gerichteten Wandler angeordnet ist.
· Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeiehn e t, daß die Abschirmungseinrichtungen in der Form einer Ablagerung bzw. Abscheidung aus isolierendem Material auf andernfalls freiliegenden Bereichen des zu der Kathode gerichteten piezoelektrischen Materials vorgesehen sind.
4. Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,-daß ein Schirm vor dem zu der Kathode gerichteten Wandler angebracht ist und daß eine Abscheidung aus isolierendem Material auf andernfalls freiliegenden Bereichen des zu der Kathode gerichteten piezoelektrischen Materials vorgesehen ist.
5· Magnetron nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung aus isolierendem Material so vorgesehen ist, daß sie alle Kantenoberflächen des piezoelektrischen Materials bedeckt und kein Bereich des piezoelektrischen Materials ausgesetzt ist bzw. freiliegt.

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6. Magnetron nach einem der Ansprüche 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das isolierende Material Glas ist.
7. Magnetron nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas ein Bleiglas ist .
8. Magnetron nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß das Bleiglas folgende Mischung aufweist:

Mennige (Read Lead) 440 g

Boroxid 32 g

Zinkoxid 30 g

Aluminiumhydroxid 18 g
9· Magnetron nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichnet, daß das leitende Glied auf einem Arm angebracht ist, der von dem Ende eines piezoelektrischen Wandlers vorsteht, der seinerseits in einer freitragenden Weise von einem relativ massiven Halterungsblock angebracht ist, und daß ein Schirm auf dem Arm getragen wird.
10. Magnetron nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmeleiter zwischen den Arm und den Halterungsblock geschaltet ist, so daß von dem Schirm und dem Abstimmglied absorbierte Wärme abgeleitet wird.
11. Magnetron nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm, das Abstimmglied, der Schirm und der Wärmeleiter aus Kupfer und der Halterungsblock aus Kovar bestehen.
12. Magnetron nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichnet, daß der Wandler von dem bimorphen lyp ist.

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Magnetron nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler vom multimorphen ^yp ist.

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