EP0110135A1 - Verfahren zur Herstellung einer Wanderfeldröhre mit einer durch Halterungsstäbe aus dielektrischem Material fixierten Verzögerungsleitung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a traveling wave tube according to the preamble of claim 1.
- a traveling wave tube with a spiral-like delay line accommodated within a metallized vacuum envelope of the tube and a number of support rods arranged parallel to one another along surface lines of the line, which are fixed in their position in the inner cross section of the vacuum envelope, are known from DE-PS 19 37 704.
- the invention is therefore based on the object of optimally dissipating the heat occurring in the delay line via the mounting rods to the massive vacuum envelope.
- the invention is therefore the delay line of a traveling wave tube.
- the delay line can be in the form of a spiral, ring-bridge or other line structure.
- the invention is intended to achieve optimal heat dissipation from the delay line to the vacuum envelope.
- a perfect connection preferably a soldered connection
- this is achieved by holding rods (insulating rods) leading radially to the delay line (so-called hedgehog technology).
- rods insulating rods
- hedgehog technology a three or four division can be selected.
- the mounting rods which are preferably made of aluminum oxide, beryllium oxide or diamond, are matched in diameter to the ring or spiral width of the delay line.
- the support rods can be soldered into the vacuum sleeve directly or after they have been extended by a good heat-conducting material (e.g. copper).
- the support rods are metallized on both sides. Mo Mg Si, Ti Mo Cu or any other metallization process can be used for this.
- On the metallization z. B. about 10 microns copper and gold or nickel and gold, which serves as a solder.
- the application of this layer can e.g. B. galvanically, by sputtering or another method.
- the delay line itself can be made of tungsten, molybdenum or copper. If the delay line is made of molybdenum or tungsten, it is covered with a copper layer.
- the delay line is expediently installed in an assembly soldering gauge.
- the vacuum envelope with the centrally held delay line is vertical.
- the support rods or the support rods with extension are inserted into the holes in the vacuum envelope. If all mounting rods (insulating rods) are pushed up to the line stop, they should be approx. 0.1 mm above the core diameter of the threaded groove of the jacket tube (vacuum sleeve). Then the tension wire with a diameter of approx. 0.2 mm, which is fastened at the beginning, is wound into the thread groove via the protruding support rods.
- a gold-plated or copper-plated wire which has a high melting point and above all a low coefficient of expansion, ie preferably molybdenum or molybdenum-rhenium alloys. Make sure that the wire is correctly pretensioned. As in the beginning, the wire becomes the end fixed. According to the tension wire, a solder wire is now wrapped in the groove. Gold-copper or gold-nickel is preferably used as the solder. The solder between the delay line and the support rod forms the gold lying between the two copper or nickel layers.
- connection flanges and coupling and uncoupling After the installation of connection flanges and coupling and uncoupling, the entire structure is heated to approx. 960 ° C in the soldering furnace. Due to the small expansion of the tension wire compared to the delay line and the support rods, the system is held together during the soldering process and the soldering takes place under a certain pressure. If the amount of solder is dimensioned correctly, a slight solder fillet is formed between the delay line and the support rods and the support rods are washed in with solder on the casing tube within the groove, including the tensioning wire.
- This jacket pipe which is soldered in a vacuum-tight manner, provides the tubular casing, i.e. H. the vacuum envelope.
- the jacket vacuum sleeve
- This line tube can then be shrunk or soldered into a thin jacket tube or a line sleeve integrated into a pole piece.
- a delay line 1 is shown, which is arranged within a solid metallic vacuum envelope 3 and is fixed by a number of dielectric support rods 2 along the central axis of the vacuum envelope 3.
- the support rods 2 run radially to the delay line 1 and are fastened to this and to the vacuum envelope 3, preferably by soldering.
- the support rods 2 are inserted through holes 4 in the vacuum envelope 3.
- a simple bracket rod is designated 2 a.
- 2 b is a support rod with a metallic extension (corona ring).
- 2 c denotes a support rod which is bluntly elongated, the metallic extension having a larger diameter.
- the metallic extension has the same diameter as the support rod.
- the tensioning wire which is used in the soldering process is provided with the reference number 5.
- Fig. 2 shows a helical delay line 1, which is fixed by the radially arranged support rods 2.
- the support rods 2, which correspond to the embodiment 2 d according to FIG. 1 in this exemplary embodiment, are soldered to both the delay line 1 and the vacuum envelope 3.
- holes 4 are provided for inserting and soldering the support rods.
- Tension wire 5 is wound in a groove provided in the vacuum envelope 3 around the outer ends of the holding rods 2.
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Wanderfeldröhre mit einer innerhalb einer massiven metallischen Vakuumhülle (3) der Röhre angeordneten Verzögerungsleitung (1) und einer Anzahl dielektrischer Halterungsstäbe (2), die die Verzögerungsleitung (1) längs der Mittelachse der Vakuumhülle (3) fixieren und für einen guten thermischen Kontakt zwischen diesen Bauteilen sorgen. Bei dieser Wanderfeldröhre soll die in der Verzögerungsleitung (1) auftretende Wärme optimal über die Halterungsstäbe (2) auf die massive Vakuumhülle (3) abgeleitet werden. Die Erfindung sieht hierzu vor, daß die Halterungsstäbe (2) radial zur Verzögerungsleitung (1) verlaufen und an dieser sowie an der Vakuumhülle (3) befestigt sind. Eine erfindungsgemäße Wanderfeldröhre findet als Hochleistungswanderfeldröhre Verwendung.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Wanderfeldröhre nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Eine Wanderfeldrohre mit einer innerhalb einer metallisierten Vakuumhülle der Röhre untergebrachten wendelartigen Verzögerungsleitung und einer Anzahl parallel zueinander längs Mantellinien der Leitung angeordneten Halterungsstäben, die im Innenquerschnitt der Vakuumhülle in ihrer Lage fixiert sind, geht aus der DE-PS 19 37 704 als bekannt hervor.
- Da bei Wanderfeldröhren immer größere Leistungen gefordert werden, spielt auch das Problem der Wärmeableitung eine immer größer Rolle.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die in der Verzögerungsleitung auftretende Wärme optimal über die Halterungsstäbe auf die massive Vakuumhülle abzuleiten.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Wanderfeldröhre mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Weiter vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche 2 bis 6.
- Die Erfindung weist folgende Vorteile auf:
- Es wird eine optimale Wärmeableitung von der Verzögerungsleitung zur Vakuumhülle erreicht.
- Die thermischen Ausdehnungsunterschiede zwischen den Halterungsstäben und der Vakuumhülle können, im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen mit längs zur Verzögerungsleitung verlaufenden Halterungsstäben, nicht wirksam werden.
- Außerdem wird ein besserer Koppelwiderstand erreicht.
- Bei-der Erfindung handelt es sich also um die Verzögerungsleitung einer Wanderfeldröhre. Die Verzögerungsleitung kann als Wendel-, Ring-Steg- oder anderer Leitungsstruktur vorliegen.
- Da immer größere Leistungen gefordert werden, soll mit der Erfindung eine optimale Wärmeableitung von der Verzögerungsleitung zur Vakuumhülle erreicht werden. Dies ist aber nur möglich, wenn zwischen Verzögerungsleitung und Halterungsstäben bzw. zwischen Halterungsstäben und Vakuumhülle eine einwandfreie Verbindung, vorzugsweise Lötverbindung, durchgeführt wird. Bei der vorliegenden Erfindung wird dies durch radial zur Verzögerungsleitung führende Halterungsstäbe (Isolierstäbe) erreicht (sogenannte Igeltechnik). Entsprechend der auftretenden Leistung kann eine dreier- oder vierer-Teilung gewählt werden.
- Im einzelnen geschieht dies folgendermaßen:
- Die z. B. aus Kupfer bestehende Vakuumhülle (Mantelrohr) wird entsprechend der Leitungssteigung (z. B. Wendelsteigung) in einer dreier- oder vierer-Teilung durchbohrt. Der Bohrungsdurchmesser richtet sich nach dem Durchmesser der Halterungsstäbe oder deren Verlängerungen. Die Löcher können außer durch Bohren auch durch andere Verfahren eingebracht werden, z. B. durch Stanzen, Funkenerosion oder Ätzen. Entsprechend der Steigung der Löcher wird dann entlang der Vakuumhülle eine Vertiefung (Rille) eingestochen.
- Die Halterungsstäbe, die vorzugsweise aus Aluminiumoxid, Berylliumoxid oder Diamant bestehen, sind im Durchmesser auf die Ring- bzw. Wendelbreite der Verzögerungsleitung abgestimmt. Die Halterungsstäbe können direkt oder nachdem sie durch ein gut wärmeleitendes Material (z. B..Kupfer) verlängert werden, in die Vakuumhülle eingelötet werden. Die Halterungsstäbe werden auf beiden Seiten metallisiert. Dafür kann sowohl das Mo Mg Si-, das Ti Mo Cu- oder ein beliebig anderes Metallisierungsverfahren angewandt werdem. Auf die Metallisierung wird anschließend z. B. ca. je 10 µm Kupfer und Gold bzw. Nickel und Gold aufgetragen, welches als Lot dient. Das Aufbringen dieser Schicht kann z. B. galvanisch, durch Sputtern oder ein anderes Verfahren erfolgen. Die Verzögerungsleitung selbst kann aus Wolfram, Molybdän oder Kupfer hergestellt sein. Sollte die Verzögerungsleitung aus Molybdän oder Wolfram bestehen, wird sie mit einer Kupferschicht überzogen.
- Die Montage der Verzögerungsleitung erfolgt zweckmäßig in einer Montage-Lötlehre. Bei der Montage steht die Vakuumhülle mit der zentrisch gehaltenen Verzögerungsleitung senkrecht. Dann werden die Halterungsstäbe bzw. die Halterungsstäbe mit Verlängerung in die Bohrungen der Vakuumhülle gesteckt. Werden alle Halterungsstäbe (Isolierstäbe) bis auf Leitungsanschlag geschoben, sollten sie ca. 0,1 mm über den Kerndurchmesser der Gewinderille des Mantelrohres (Vakuumhülle) stehen. Anschließend wird am Anfang befestigter Spanndraht mit ca. 0,2 mm Durchmesser über die überstehenden Halterungsstäbe in die Gewinderille gewickelt. Verwendung findet ein vergoldeter bzw. verkupferter Draht, der einen hohen Schmelzpunkt und vor allem einen geringen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, d. h. vorzugsweise Molybdän oder Molybdän-Rhenium Legierungen. Dabei ist auf die richtige Vorspannung des Drahtes zu achten. Wie am Anfang wird der Draht auch am Ende festgelegt. Entsprechend dem Spanndraht wird nun in die Rille ein Lotdraht gewickelt. Als Lot findet vorzugsweise Gold-Kupfer bzw. Gold-Nickel Verwendung. Das Lot zwischen Verzögerungsleitung und Halterungsstab bildet das zwischen den beiden Kupfer- bzw. Nickelschichten liegende Gold.
- Nach der Montage von Anschlußflanschen sowie Ein- und Auskopplungen wird das ganze Gebilde im Lötofen auf ca. 960 °C erhitzt. Durch die geringe Ausdehnung des Spanndrahtes gegenüber der Verzögerungsleitung und den Halterungsstäben wird während des Lötprozesses das System zusammengehalten und die Lötung erfolgt unter einem bestimmten Druck. Bei richtiger Dimensionierung der Lotmenge bildet sich zwischen der Verzögerungsleitung und den Halterungsstäben eine leichte Lothohlkehle und am Mantelrohr werden die Halterungsstäbe innerhalb der Rille einschließlich des Spanndrahtes mit Lot eingeschwemmt. Dieses vakuumdicht gelötete Mantelrohr stellt die Röhrenhülle, d. h. die Vakuumhülle, dar.
- Werden Halterungsstäbe mit Verlängerungen verwendet, kann die Mantelhülle (Vakuumhülle) auf einen genauen Außendurchmesser abgedreht werden. Dieses Leitungsrohr kann dann in ein dünnes Mantelrohr oder in eine Polschuh integrierte Leitungshülle eingeschrumpft bzw. eingelötet werden.
- Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Teile, die nicht unbedingt zum Verständnis der Erfindung beitragen, sind in den Figuren unbezeichnet oder weggelassen.
- Es zeigen:
- Fig. 1 die Verzögerungsleitung der Wanderfeldröhre mit den erfindungsgemäß radial angeordneten Halterungsstäben schematisch teilweise im Schnitt und
- Fig. 2 eine wendelartige Verzögerungsleitung mit den erfindungsgemäß radial angeordneten Halterungsstäbenschematisch teilweise im Längsschnitt.
- In Fig. 1 ist eine Verzögerungsleitung 1 dargestellt, die innerhalb einer massiven metallischen Vakuumhülle 3 angeordnet ist und von einer Anzahl dielektrischer Halterungsstäbe 2 längs der Mittelachse der Vakuumhülle 3 fixiert wird. Die Halterungsstäbe 2 verlaufen radial zur Verzögerungsleitung 1 und sind an dieser sowie an der Vakuumhülle 3 vorzugsweise durch Löten befestigt. Die Halterungsstäbe 2 sind dabei durch Bohrungen 4 in der Vakuumhülle 3 hindurchgesteckt. Der Einfachheit halber sind in Fig. 1 vier Ausführungsformen der Ausbildung der Halterungsstäbe dargestellt. Ein einfacher Halterungsstab ist mit 2 a bezeichnet. Mit 2 b ist ein Halterungsstab mit metallischer Verlängerung (Koronaring) bezeichnet. 2 c bezeichnet einen Halterungsstab, der stumpf verlängert ist, wobei die metallische Verlängerung einen größeren Durchmesser aufweist. Bei der Ausführungsform des Halterungsstabes 2 d hat die metallische Verlängerung den gleichen Durchmesser wie der Halterungsstab. Mit dem Bezugszeichen 5 ist der Spanndraht versehen, der beim Lötprozeß verwendet wird.
- Die Fig. 2 zeigt eine wendelförmige Verzögerungsleitung 1, die von den radial angeordneten Halterungsstäben 2 fixiert ist. Die Halterungsstäbe 2, die in diesem Ausführungsbeispiel der Ausführungsform 2 d nach Fig. 1 entsprechen, sind sowohl mit der Verzögerungsleitung 1 als auch mit der Vakuumhülle 3 verlötet. In der Vakuumhülle 3 sind zum Hindurchstecken und Verlöten der Halterungsstäbe 2 Bohrungen 4 vorgesehen. Der zum Lötprozeß verwendete Spanndraht 5 ist in einer in der Vakuumhülle 3 vorgesehenen Rille um die Außenenden der Haltestäbe 2 gewickelt.
Claims (6)
1. Wanderfeldröhre mit einer innerhalb einer massiven metallischen Vakuumhülle der Röhre angeordneten Verzögerungsleitung und einer Anzahl dielektrischer Halterungsstäbe, die die Verzögerungsleitung längs der Mittelachse der Vakuumhülle fixieren und für einen guten thermischen Kontakt zwischen diesen Bauteilen sorgen, dadurch gekennzeichnet , daß die Halterungsstäbe (2) radial zur Verzögerungsleitung (1) verlaufen und an dieser sowie an der Vakuumhülle (3) befestigt sind.
2. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Halterungsstäbe (2) mit der Verzögerungsleitung (1) und der Vakuumhülle (3) verlötet sind.
3. Wanderfeldröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verzögerungsleitung (1) eine Wendel- oder Ring-Steg-Leitung ist.
4. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß in der Vakuumhülle (3) entsprechend der Steigung der Verzögerungsleitung (1) in dreier- oder vierer-Teilung Bohrungen (4) vorgesehen sind, in die die Halterungsstäbe (2) eingefügt sind.
5. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Durchmesser der Halterungsstäbe (2) der Ring- bzw. Wendelbreite der Verzögerungsleitung (1) entspricht.
6. Wanderfeldröhre nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Halterungsstäbe (2) aus Berylliumoxid, Aluminiumoxid oder Diamant bestehen.
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