DE1639168A1 - Herstellungsverfahren fuer Gitterelektroden - Google Patents

Description

DIpl.-Ing. Dipl. oec. pi**. DIETRICH LEWINSKY S& MSfZ 1968

• PATENT ANWALT

eMünchen2I-Gotthardttr.81 ' 5000. - V

Telefon M 17 «2

Coxnpagnie Franfsaise Thomson Houston - Hotchklea Brandt, Paris 8dme^ Boulevard Hausuwxisi 1?3

„Herstellungsverfahren für Gitterelektrode^.'

Französische Priorität vom 7. März 1967 aus dar französischen Patentanmeldung Nr₉ 07 682 (Sein©)

Die Erfindung betrifft ©in Il©£et©llungsv@^£ahsre& £fe aus pyroly ti scheiß Graphit hergestellte Gitterelektroden von Elektronenröhren·

Bekanntlich wird pyrol^tisches ©d@2t „gssl^fe'esfees Girapait" aus kristallisiertem SoklaiMBteSf -Siisefe Wlms3@rle§psf ©iaer gasförmigen Kohlaß3t©ffkfBf!&iaafeä>®a at©? BsrüiSiiiÄg mit einer ' auf hohe Tessgesrattar- gf©bra@life@K GsmsSWMm @isa©s Sslgerstücks gewonnen. Das Trägerstück b©d©sfct s-ldh hierbei mit einer aus übereinanderliegenden Blättchen besehenden Kohlensfeoffschicht. Infolge der besonderen Kristallstruktitr dieser Schicht ergibt sich eine sehr ausgeprägte Anisotropie ihrer physikalischen Eigenschaften. Die mit Hilfe des xu beschreibenden Verfahrens hergestellten Elektroden bestehers aus solchen entweder flachen od@r einfach bzw«, doppelt: gekrümmten Schichten, in die ihrem jeweiligen Verwendungszweck nach, wie beispielsweise als Steuerelektrode^ Scfcime oder anderer gitterförmiger Elektroden für Fakuuro» ©der G®sentladungselektronenröhren_# Loehgitterstr^kforea aiagesshliffen werden·

Die auf diese Weise hergestellten Elektroden basitxen einige bemerkenswerte Vorteile gegenüber den Elektroden, die aus'Metall oder normalem, industriell fi^eli Sskristallisation eines mikrokristallinen Kohlenstoffagglomsrats gewonnenen Graphit, hergestellt werden. Hierbei soll insbesondere

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auf di® hohe atachnnische Festigkeit, die gate Forrchaitimg bei Erhitzung sowie auf die außergewöhnlich hohe elektrische und ffümeleitfähigkeit hingewiesen werden, die sich entlang der Oberflächen ergeben. Hierzu koms&en schließlich noch di· im gewöhnlichen Graphit liegenden Vorteile wie z.B* des hohe Strahlungskoeffizient und der niedrige Sekundäremission fizient.

Demgegenüber zeigte die Herstellung dieser Elefctradsii durch pyralytischen Niederschlag gewonnenen und gegefcsiic?! teils oberflächenbehandelten Rohlingen bisher erhebliche «fßi?*ri Eiligkeiten \mä swar yorwiegend hinsichtlich der Brüchigksi.% und Abblätfcsrungsneigung der aus pyro^tisehera Graphit bestehenden Schichten-·- Aus diesen Gründen können diese - Rohlinge praktisch ka«sa Staus»- ©der Bohrarbeiten 'o&t&rscgen «erde^· da sl@ bei der Berührung sit dem Werkseue? oder bereits bsiat Einspannen in irgendweiche Eäteb&sken zerbröckeln wurden· Eine ultraschall« oder Elektroerosions-Bearbeitung erweist sich *elßsrssits als sehr aufwendig und schließt andererseits die Gefahr ä&s Abblättems nicht aue_# wobei insbesondere der langwierige Arbeitsab« lauf und die Wsrkzeugabnutzung ins Gewicht fällt« Das mit den geringsten Gefahren verbundene Verfahren 1st das Bearbeiten mit einem Schleifwerkzeug, d.h, normalerweise mit einer flachen Scheibe· Die Anwendung dieses Verfahrens wäre jedoch auf das Bearbeiten der Bänder und die Herstellung von L&ngsschiltzen begrenzt und zudem noch unter der Voraussetzung, daß die herzustellende Struktur nicht zu fein wird, da andernfalls die Gitterstäbe zwischen den jeweils benachbarten Schlitzen während der Bearbeitung ausbrechen könnten.

Gegenstand der Erfindung ist deznnach ein Henetellongs- bzw· Bearbeitungsverfahren für Gitterelektrode, das sieh durch Einfachheit« Schnelligkeit, geringere losten sowie dn£ch eine universellere Anwendung auszeichnet.

Dieses erfindungsgeatäße Bearbeitung^verfahren von Gitterelektroden aus pyrolytis&hem Graphit bezieht gieh $.uf Bl&ttgraphitrohlinge? deren Längsseiten parallel zu den durch Pyrolyse aufgebrachten Schichten verlaufen und zwar insbesondere dadurch ge-

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kennzeichnet ₉ daß zumindest eine diesem Ssängg flächen durch einen Schleifpulverstxahl bis zur vollständigen Durchdringung des Rohlings bearbeitet wird und zwar bei Zwischenlage einer Schablone, die zwischen der Längsseite des Rohlings und der Schleifstrah!düse liegt und mit öffnungen versehen ist, deren Form und Anordnung der endgültigen Form der Elektrode entspricht.

Die einzelnen den Rohling bildenden Schichten können eben oder gekrümmt oder beispielsweise auch so geformt sein? daß ein Zylinder mit konischem Ansatzstück oder mit ebenem Rand entsteht, wobei diese Formen ohne jegliche Bearbeitung leicht durch Wahl einer entsprechend geformten Auflage für die pyro-Iytische' Ablagerung zu erhalten sind, Auf einer solchen Auflage erfolgt die pyrolytisch® Ablagerung immer' in der Heise? daß die bevorzugten Richtungen der elektrischen und Slärae-Leitfähickait immer parallel oder tangential zu den Längsflächen dieser entstehenden Schicht verlaufen· Das erflndungsgemäSe Verfahren schließt nicht aus _e äaB die Ladeflächen, vorher oberflächenbehandelt werden, d„h_e unter dar Bedingung, daß die so behandelten Flächen weiterhin grundsätzlich parallel zu den Grundflächen der abgelagerten Garaphit&chichten verlaufen oder zumindest annähernd noxmal zus kristallinen Wachstumeificiifeimf der Auflage bleiben»

Wird keine Behandlung der Ränder des Rohlings erforderlich,

so kann die Schablone über dies® Ränder hinausragen! andererseits können aber aush diese Ränder dadurch bearbeitet werden, daß mitteis des Schleifstrahls al® außsshalb der Schablone liegenden Randteile entlauf d@» Seü&ahionencndes abgeschliffen werden· Die dam gißloc&te» cxler «akti'j«!!* Teil &©ai sw bearbeitenden Gitters entsprechenden öffnn2ig®a uqs Sehaslsa® bilö«a in 4ea a»i- »tea Fällen sisi Hetz vom mntM^ämx lä»gl£©!i©m Schlitsss oder bei- «pielsweise rhoBbenförmigeag, seefetsskig©©^ QS^63ec2sigea CiS«r

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gegenüber dem Schleifstrahl sein als die Hauptflächen des aus pyrolytischem Graphit bestehenden Rohlings, ein Erfordernis, das keinerlei Probleme aufwirft. Erfindungsgemäß wird hierbei eine auf den ersten Blick nicht zutage tretende Erscheinung ausgenutzt/ nämlich die Tatsache/ daß das pyrolytische Graphit parallel zu seinen einzelnen Schichten einen außergewöhnlich geringen Widerstand gegenüber der mechanischen Erosion bietet/ während die Zugfestigkeit parallel zu diesen Schichten demgegenüber hohe Werte erreicht. Zur Herstellung der entsprechenden Schablonen eignen sich demnach nicht nur Plastikmaterialien, die der Erosion infolge ihrer Geschmeidigkeit standhalten/ sondern ebenfalls Metalle/ die die Zähigkeit des Kupfers und die Widerstandsfähigkeit des Wolframs besitzen· Die Erosion der großen Flächen des Rohlings erfolgt bei einer so hohen Geschwindigkeit/ daß die auf diese Weise beschaffenen Schablonen mehrere Arbeitsgänge ohroe wesentliche Abnutzungserscheinungen überstehen.

Die Schablone kann entweder in engen Kontakt mit dem Rohling gebracht werden oder auch mit diesem fest verbunden sein wie z.B. in Form einer Metallauflage oder der Auflage eines organischen Stoffes/ wobei es jedoch für eine genaue Wiedergabe des Schablonenumrisses auf den Rohling nicht notwendig ist/ einen so engen Kontakt mit dem Rohling herzustellen. Dieser letztgenannte Punkt setzt allerdings voraus/ daß der Schleifstrahl den Rohling nicht unter einem zu schrägen Winkel erreicht. Diese Möglichkeit erlaubt die Verwendung einer aus mehreren übereinander gelegten oder miteinander verflochtenen Streifen oder Drähten gebildeten Schablone und zudem die gleichzeitige Bearbeitung von mehreren hintereinander angeordneten Rohlingen in einem Arbeitsgang/ wobei dann lediglich der der SchleifetrahHlse am nächsten liegende Rohling von einer Schablone bedeckt wird.

Das Schleifpulver kann entweder mit Hilfe eines Gases oder mit Hilfe einer Flüssigkeit zur Wirkung gebracht werden. Bezüglich des zu verwendenden Betriebsdruckes können hierbei keine genauen Werte angegeben werden/ da hierbei Eigenschaften und

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Korngröße des Schleifpulvers ebenfalls eine Rolle spielen. Oftmals werden sehr gute Uerte unter Bedingungen erreicht, V7ie sie beispielsweise beim Mattschleifen von metallischen Oberflächen bekannt sind, wobei Karborundum- oder Aluminiumoxydkcrner mit Kilfe eines unter 4 bis 7 Atmosphären Druck stehenden Luftstroms zura Schleif strahlen verwendet v/erden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden und beispielhaft aufzufassenden Beschreibung im Zusammenhang nit den in der Anlage beigefügten Zeichnungen,wobei

- Fig. 1 ein Anwendungsbeispiel des.erfindungsgerräßen Verfahrens zur Bearbeitung eines zylinderförmigen Gitters mit geraden Gitterstäben,

- Fig. 2 ein Anwendungsbeispiel einer zur Herstellung eines !laschengitters verwendeten Schablone,

- Fig. 3, 4 und 5 jeweils ein Anwendungsbeispiel einer aus einer Kombination zweier Grundschablonen entstandenen Schablone mit rhombenförmigen Maschen,

- Fig. 6 und 7 ein weiteres Anwendungsbeispiel einer rnaschenförmigen Schablone,

- Fig. 3, 9, 10 und 11 die aufeinanderfolgenden Bearbeituriystufen eines aus pyrolytischem Graphit bestehenden Elektrodengitters,

- Fig. 12 die Form der Gitterstäbe nach einer Doppel™ bearbeitung, d.h. von innen und außen,

- Fig. 13 und 14 die typischen Formen von Gitterstäben, erreicht durch entsprechende Neigung des SchleifStrahls,

- Fig. 15 eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bearbeitung eines flachen Maschengitters,

- Fig. 16 eine Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bearbeitung nöirerer flacher Gitter,

- Fig. 17 eine Form des BearbeitungsVerfahrens für ein kugelschalenförmiges Gitter,

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- Fig· 18, 19 und 20 Varianten des Verfahrens zu Bearbeitung von Rohlingen mit Hilfe von vereinfachten Schablonen,

- Fig· 21, 22, 23 und 24 Verwendung«formen des Verfahrens zur Herstellung von Gittern für Mehrelektrodenröhren

zum Gegenstand haben·

Fig. 1 erläutert das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Elektroden und zeigt in schematischer Form •ine Bearbeitungsvorrichtung für das Gitter einer Elektronenröhre. Hierbei wird ein Rohling 10 (ein Teil dieses Rohlings ist im Schnitt dargestellt) aus durch ftärmezerlegung von HetiNun gewonnenen pyrolytischen Graphit,auf einer zylinder fömigen unterlage aus gewöhnlichem Graphit, auf einem Träger' 11 befestigt, der auf einen Dorn 11a einer Drehbank mit Hilfe von Schrauben 12 gehalten wird, die durch Offnungen des Rohlings in die entsprechenden Gewindelöcher des Unterlageteils greifen. Auf dem Rohling 10 wurde eine Schablone 13 befestigt, die aus einem Stahlsyllnder besteht, der eine bestimmte Anzahl von Offnungen besitzt, die eine gleiche Anzahl von Gitterstäben entstehen lassen, deren Form und Anordnung dem herzustellenden Gitter entspricht. Der Innendurchmesser der Schablone liegt leicht über dem Aufiendurchmesser des Rohlings, wodurch die Schablone mit geringem Spiel auf dem Rohling in Arbeitsstellung gebracht werden kann«

Eine Schleif strahldüse 14 richtet auf den mit der Schablone abgedeckten Rohling einen Schleifstrahl 15, dessen Geschwindigkeit und Dichte konstant gehalten wird* Die Entfernung zwischen der saLtlichen Oberfläche der Schablone und den Este der Schleifstrahldüse beträgt einige Millimeter. Der Schleifstrahl bleibt somit ständig auf den Rohling gerichtet, d.h. in die Richtung, in der das pyrolytisch« Graphit der mechanischen Erosion den geringsten Widerstand entgegensetzt.

Eine Schnecke 16 verleiht der Schleifstrahldüse 14 eine Trans* lationsbewegung parallel zur Drehachse der Drehbank. Die Schleif· strahldüse wird durch die an beiden Seiten angebrachten einstell·

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baren Anschläge 17 und 18 rechts und links in ihrer Translationsbewegung begrenzt. Die Berührung zwischen Schleifstrahldüse 14 und einen der Anschläge 17 oder 18 schließt einen elektrischen Stromkreis, der die Bewegungsrichtung des Stellmotors der Schnecke 16 umkehrt. Die Schleifstrahldüse 14 führt somit eine Hin- und Herbewegung zv/ischen den Anschlägen 17 und 18 aus, deren Lage so bemessen ist« daß der Schleifstrahl 15 die Enden der Schablone nicht überschreitet. Es ist fernerhin möglich, die UnIaufrichtung der Drehbank durch eine geeignete Vorrichtung umzukehren, wodurch Fluchtungsfehler zwischen der Schleifstrahldüse 14 und dem Dorn der Drehbank vermieden werden. Zur Sicherstellung eiaer gleichmäßigen Bearbeitung ist es erforderlich, daß die Translationsgeschwindigkeit der Schleifstrahldüse gegenüber der Umlaufgeschwindigkeit der Drehbank stark vermindect wird oder umgekehrt. Der Bearbeitungsvorgang gilt in dem Augenblick als beendet, zu dem der Rohling an den entsprechenden Schablonenöffnungen vollständig durchgeschliffen ist. Die in den Rohling zur Aufnahme der Befestigungsschrauben 12 einzubringenden Löcher können ebenfalls nach einem gleichen Verfahren durchgeschliffen werden.

Sollte die Einarbeitung der geraden Gitterstäbe noch mit einem bisher bekannten Verfahren möglich sein, so wird der Wert der Erfindung in dem Augenblick ersichtlich, wenn es darum geht, maschenförmig verlaufende Gitterstäbe einzuscnIeIfen.

Fig· 2 zeigt ein Anwendungsbeiapiel einer für die Herstellung eines rhombenförmig angelegten Maschengitters aus pyroIytisehern Graphit verwendeten Schablone. Die die Schablone bildenden Drähte 20 werden hierbei auf einen Metalldorn aufgewickelt, dessen Durchmesser dem des ai bearbeitenden Rohlings entspricht und werden anschließend an jedem Kreuzungspunkt 21 verlötet bzw. verschweißt. Bei dem verwendeten Drahtmaterial handelt es sich beispielsweise um Wolfram, Molybdän, Nickel, Tantal, usw.

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Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist in den Fig. 3 bis 5 dargestellt· Fig· 3 zeigt hierbei eine zylinderförmig gebogene Stahlplatte, in die mit Hilfe eines bekannten Verfahrens wie beispielsweise durch Gießen oder Fräsen eine Anzahl von parallel verlaufenden länglichen Schlitzen eingebracht wurden·

Bei einem zweiten in Fig. 4 dargestellten Zylinder, dessen Außendurchmesser so bemessen wurde, daß er mit geringem Spiel in den in Fig. 3 gezeigten Zylinder eingeschoben werden kann, wurden ebenfalls gegenüber der Zylinderachse geneigte Schlitze eingebracht, die hierbei allerdings in Gegenrichtung der in Fig. 3 ersichtlichen Schlitze angeordnet sind· Durch einfaches Ineinanderschieben der beiden Zylinder erhält man nunmehr die in Fig. 5 dargestellte Schablone mit rhombenförmiger Maschenstruktur·

Gemäß einer weiteren und hauptsächlich bezüglich der Darstellung der Einfachheit und schnellen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Variante wird ein von innen her auf den Durchmesser des zu bearbeitenden Rohlings gebrachter Metallzylinder 13 (Flg. 6) an seinem Umfang mit längeverlaufenden Schlitzen versehen und später auf die äußer© Seitenfläche ein Metalldraht 22 wendelförmig zur Bildung der Gitterstruktur aufgezogen. Um dieser Einheit gegebenenfalls besseren Bait zu geben, wird der Draht 22 auf jeden Gitterstab an einen Punkt (wie z.B. 23) festgeschweiSt·

Hie aus der bisherigen Beschreibung hervorgeht, handelt es sich hierbei um Schablonen aus Metall oder einem organischen Stoff, deren Herstellung keinerlei Schwierigkeiten bereitet« Die Metallschablonen werden beispielsweise durch Phototypie, Elektroerosion·- oder Ultraschallbehandlung hergestellt· Es ist hidbel ebenfalls nOgllch, diese Schablonen aus Plastikmaterial zu gießen oder Plastikmaterial mitjjber erforderlichen Präzision zu bearbeiten·

Da wie bereite beschrieben, der Erosionswiderstand des pyrolytlschen Graphits gegenüber den Graphitschichten gering 1st,

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ist leicht einzusehen, daß eine Schablone einer Vielzahl von Bearbeitungsvorgängen standhält, bevor diese unzulässige Abnutzungserscheinungen aufweist·

Hiervon abgesehen und hauptsächlich für FaIIe₉ in denen die Schablone eine komplizierte Struktur aufweist, ist es vorteilhaft, die Schablone durch einen überzug zu schützen, der ohne Schwierigkeiten erneuert werden kann· In diesem Zusammenhang kann die Schablone beispielsweise durch einen Plastiküberzug geschützt werden, der nach seiner Abnutzung erneuert werden kann· Als überzug wäre ebenfalls eine mit Hilfe eines elektrolytischen oder aaäeren Verfahrens aufzubringende Metallauflage aus Kupfer, Nickel, Chrom, usw. durdhf tihrbar·

Die Lebensdauer der aus Dw&ht gefertigten Schablonen kann bei Bedarf auch durch Eia&auehen In ©lsi© !»auslösung, z*B* Nitrozellulose verlängert werden»

Die jeweils gewählt© Beasfcoitoßfsda^ies¹ mad <äi© ©iazelnen Bearbeitungeetappen sis&d bei ätea? Hersfeelliss&g ©isä©i? Gifeter^ elektrode von geoBvE Se&©«fei3ige ©£© &®iefeßT3f䧩® B§ 9, 10 und 11 erläutern die aufeinanderfolgendes Bearbeitangsstufen und bieten somit einen kurzen Überblick«

Fig. 8 zeigt bei 10 einen Teil der Wandung eines röhrenförmigen Rohlings und zwar in dem Augenblick« mn d&m der Schleifstrahl 15 die zwischen den beider*, GitterstSben 25 und 26 der Schablone liegende pyrolytisch® Graphiteehiöht gerade durchdrungen hat· Der leicht ksgmliöimig auffcreffen« de Schleifstrahl bildet einen konstanten S6heit@li#4p&©l a. Zu diesem BearbeitungsZeitpunkt hat der vom gefrleifstrahl herausgearbeitete Schlitz 27 ebenfalls die Fossa min©s Kegelstumpft, dessen Scheit®Iwiak®! h relativ gr©i igt« Bei fortschreitender Bearbeitung niasint wi® in P%_s f ferfastclXt dieser Scheitelwinkel b ab und hat hierbei bi^iedfes ^isi^si' Swischenwert bl angenommen« Wird nm. dieser Winkel gl«£sh Hull« so bilden sich gleichzeitig die Rundungen 28 raicl 2© msh di® JluSesikanten des Schlitzes 27. Diese Abrundtinge& ktesiesi insbesondere in d<an Falles abträglich sein, in ümn^n die St&xk® des

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Rohlings nur gering ist. Bildet die geringe Stärke des Rohlings ein Erfordernis, so können diese Abrundungserscheinungen dadurch vermieden werden, daß die Bearbeitung in dem Augenblick unterbrochen wird, zu dem der Winkel b noch nicht den Wert Null erreicht hat. Zum Ausgleich des noch konisch zulaufenden Schlitzes 27 kann eine nochmalige Bearbeitung durch den Schleifstrahl, der hierbei von innsß her arbeitet, ohne Verwendung einer Schablone durchgeführt werden, wodurch bei 30 die scharfen inneren Schutzkante» abgeschliffen und somit insbesondere die Spannungshaitungs-Eigenschaften der Gitterelektrode verbessert werden»

Hierbei wäre hinzuzufügen, daß bei zylinderförsnigen Sch» lingen geringer Durchmesser und ohne inneren Aufbau die interne Erosion automatisch bei Durchgang des SchleifStrahls auf der entgegengesetzten Innenseite erfolgt taid zwar während der Bearbeitung der bereits durchschliffeneo Teile·

Fig. 12 zeigt die Form der Gitterstäbe nach innerer una äußerer Bearbeitung durch den Schleifstrahl.

Je nach Neigung des Schleifstrahle gegenüber der inner« halb und/oder außerhalb angeordneten Schablone können den Gitterstäben jeweils verschiedene (trapezförmige, ovale, runde, usw.) und den elektronischen Erfordernissen am besten angepaßt· Formen gegeben werden, worüber insbesondere die Zeichnungen 13 und 14 Aufschluß gaben·

Fig. 15 zeigt eine Vorrichtung zur Bearbeitung von flachen und aus pyrolytischem Graphit bestehenden Maschengittern· Ein durch eine pyrolytische Graphitplatte dargestellter Rohling 31 in Scheibenform ist für die Bearbeitung eines Maschengitters für Elektronenröhren mit flachen Elektroden mit einer Metallschablone 32 abgedeckt. Anschließend wird der Rohling mit der Schablone auf einen* Arm 33 befestigt, der senkel recht entlang einer Eebelarmführung 34 und unter der Einwirkung

<8 einer beispielsweise herzförmig ausgeformten Hocke 35 schwenkt· *J Eine Schleifstrahldüse 14 führt in horizontaler Richtung paral- **· IeI zur Ebene des Rohlings eine Hin- und Herbewegung aus, wo-

Oi bei die Steuerung bzw. Führung der Schleifstrahldüse über eine

«4 Schnecke 16 erfolgt und zwar innerhalb einer Entfernung von mindestens der größten Schablonenbreite. Das Zusammenwirken

der horizontalen Hin- und Herbewegung der Schleifstrahldüse 14 und der senkrechten Bewegung des Arms 33 ergibt ein gleichförmiges und regelmäßiges Bestreichen der gesamten Oberfläche des Rohlings durch den Schleifstrahl 15, wobei jede nicht von der Schablone abgedeckte pyroIytische Graphitstelle vollständig abgeschliffen wird.

Fig· 16 zeigt eine Variante der soeben beschriebenen Anordnung, die sich insbesondere für eine Serienfertigung eignet. Hierbei werden flache aus pyrolytischem Graphit bestehende Rohlinge 36, die mit Gitterschablonen abgedeckt wurden auf eine Scheibe 37 montiert, die von nicht dargestellten Vorrichtungen in eine gleichmäßige Drehung versetzt wird. Eine ScÄleifstrahldüse 14, deren Achse parallel zur Drehachse der Scheibe verlauft,erfährt über eine Schnecke 16 eine Hin- und Herbewegung und bestreicht in radialer Richtung eine mittler« Position, dl« mit den Mittelpunkten der Rohlinge zusammenfällt. Nährend des schnellen Umlaufs der Scheibe 37, laufen die mit ihrer Schablone abgedeckten Rohlinge nacheinander vor der Schleifstrahldüse 14 vorbei, dl· somit nach und nach einen Schleifstrahl auf die gesamte Oberfläche der Rohlinge richtet. Der Arbeitsvorgang 1st dann beendet, wenn alle von den Gittexstäben der Schablonen freigelassenen bzw. begrenzten Stellen der Rohlinge durchschliffen sind·

Fig. 17 zeigt «ine Anwendung des erfindungsgemaeen Verfahren· zur Bearbeitung eines pyrolytisch» Graphitrohlings

38 in Forst einer Kugelsohale,auf den «ine Maechenschablone

39 aufgesetzt wurde· Der Rohling ist hierbei auf einem Arm

40 Befestigt, der in eine» Punkt 41 beweglich ist, der mit dem geometrischen Zentrum dar Kugelschale zusaananfällt· Unter Einwirkung von nicht dargestellten Vorrichtungen kann sich dieser Arm in zwei Buhenebenen bewegen, wodurch dem Rohling abwechselnd·, kreisförmige Translationsbewegungen in Richtung der Pfeile 42 und 43 und während der gesamten Bearbeitungsdauer der Gitterelektrode verliehen werden·

In allen bisher beschriebenen Anwendungsfällen wurde die Schablone als besonderes Element' , aus Metall oder Plastik,

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betrachtet. Für zahlreiche praktische Anwendungsfälle besteht jedoch eine schnellere und vorteilhaftere Lösung in der Verwendung einer mit dem zu bearbeitenden Rohling festverbundenen Schablone.

Ein Verfahren des Aufdrucks der Schablone auf einen flachen Rohling besteht beispielsweise darin, den Rohling mit einem lichtempfindlichen Lack zu streichen und diesen unter Lichtabschluß trocknen zu lassen. In Anschluß daran wird auf den Rohling eine Schablone gelegt, die der gewünschten Struktur entspricht und das Ganze ultravioletten Strahlen einer geeigneten Lichtquelle ausgesetzt» Der Rohling wird nunmehr in ein Trichloräthylen-Bad getaucht, in dem sich der nicht belichtete Lack auflöst. In einem elektrolytischen Bad können nun die nicht belichteten Teile verkupfert werden, wodurch ein genaues Abbild der Schablone erreicht wird. Für Fälle, in denen eine gegenüber der Erosion beständigere Schablone erforderlich ist, können der elektrolytischen Kupferlösung andere Metalle wie Nickel, Chrom usw. zugefügt werden. Nach Beendigung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens muß die auf diese Heise aufgebrachte Schablone völlig entfernt werden, um die Eigenschaften des pyrolytischen Graphits in voller Form wirksam werden zu lassen· Es genügt hierbei, das Gitter in ein chemisches Beizbad bzw. eine Säure einzutauchen ι um die elektrolytisch aufgebrachte !letallauflage restlos zu entfernen.

Für nicht ebene Rohlinge ist das Schablonenverfahren praktisch das gleiche. Hierbei erfolgt jedoch die Belichtung durch zeitweiliges Drehen des Rohlings vor einem Lichtspalt, wobei zur Ausführung dieser Drehbewegung beispielsweise eine Drehbank be-' nutzt werden kann.

Ein weiteres Schablonenverfahren besteht in der Verkupferung des Rohlings bei anschließender Schablonenübertragung durch Phototypie·

Ein anderes Verfahren zur direkten Aufbringung der Schablone auf den Rohling besteht in der Übertragung der üaschenstruktur durch Rasterdruck unter Verwendung eines kalt oder heiß polymerisierbaren Earzes. 00 9885/0617

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Gemäß einer Variante kann darauf verzichtet werden, die gesamte Schablone herzustellen«.Die Flg. 18/ 19 und 20 zeigen einige Anwendungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Hilfe von vereinfachten Schablonen.

Bei der in Fig. 18 dargestellten Anwendungsform v/urden die gleichen Kennziffern der bereits erläuterten Zeichnungen für die Bezeichnung gleicher Elemente verwendet. Die zylinderförmige Schablone 13 mit geraden Gitterstäben wird hierbei anstelle einer komplizierteren Schablone für die Bearbeitung eines Maschengitters verwendet. Man koppelt hierbei die Geschwindigkeit der Drehbankspindel 11 mit dem Vorschub der Schleifetrahldüse 14 in der Form, daß der Schleifstrahl 15 in einen aus pyrolytIsehern Graphit bestehenden Rohling 10 eine Rinne 44 bestimmter Ganghöhe schleift·. Verschiebt man nun bei jedem Sthleifstrahldurchgang die Lage der Schleifstrahldüse um einen Betrag, der gleich der Breite des gewünschten Gitterstabes ist, so erhält man eine Elektrode mit rhombenförmigen Maschen·

Demgegenüber kann die Schablone auch durch einen einfachen schraubenförmig gewundenen Draht oder durch ggf. elastische Ringe gebildet werden, wobei die Schleifstrahldüse lediglich die horizontal verlaufenden Rinnen aueschleift und der Rohling hierbei auf ein Teilgerät montiert ist.

Die FIg« 19 und 20 stellen eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren Vereinfachung der Schablone dar· Hierbei ist eine einfache Drehblende 45 auf eine Achse nontiert, die parallel zur Achse der Schleifstrahldüse steht, wobei der Antrieb über ein nicht dargestelltes Gerät synchron mit der Drehung der Drehbankspindel erfolgt· Die Drehfolende -15 1st mit einer bestimmten Anzahl von Schlitzen 47 versehen, die in der Fora angeordnet sind, daß diese nacheinander ilen Schleifstrahl 15 passieren. Dar Vorschub der Schn«sko IC ist hierbei so besessen, daß die Schleifstrahldüse 14 wi eine Läng« fortbewegt wird, die der Breit© des Schlitzes 47 suzügileh der für den wendelförmig verlaufenden Gitterstab 49 entspricht* Die zwei aufeinanderfolgende Schlitz© 47 trennende Entfernung d bestiiumt die Breite der horizontal verlaufenden GltterstSbQ 48. Hieraus ist leicht ersichtlich, daß alle Gitter-

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stäbe 48 und 49 ein !laschengitter bilden, das dem vergleichbar ist, das mit einer in Fig. 7 dargestellten Schablone herstellbar wäre.

Die Erfindung bietet zudem außerordentlich vorteilhafte Möglichkeiten zur Herstellung von Gruppen mehrerer Gitter mit gerichteten Gitterstäben, die sehr oft in Elektronenröhren verwendet werden. Bisher stellte nicht nur der genaue Aufbau der Gitter ein Probiert dar, sondern darüberhinaus auch die Herstellung einer gegebenen Zahl von aufeinanderfolgenden Gittern mit Gitterstäben gleicher Verteilung.

Die Zeichnungen 21 und 22 zeigen die Anwendung der Erfindung bezogen auf die Herstellung von gleichen Vermaschungen zweier Gitter einer Tetrode. Hierbei wählt man eine beispielsweise masehenförmige Schablone 51, deren Stärke gleich der Gitterentfernung der herzustellenden Tetrode ist. Der zur Herstellung des kleineren Gitters, c..^. des Steuergitters, dienende Rohling 50 wird in eine nicht, dargestellte Drehbank eingespannt und nach dem bereite beschriebenen Verfahren bearbeitet. Zur Herstellung des äußeren Gitters oder Schirmgitters befindet sich die masehenförmige Sckiäbl .^ innerhalb des rohrförmigen Rohlings 50a, der wie in Flg. 2"'- abgestellt, zur Herstellung des Schirms vorgesehen ist,wobei dar Rohling hier ebenfalls mit Hilfe einer (nicht dargestellten) Drehbank in eine Drehbewegung versetzt wird. Die ebenfalls innerhalb des Rohliqp untergebrachte, abgewinkelte Schleifsirahldüse richtet den Schleifstrahl radied vor* isman nach auS^n. Dies® Schleif strahldüse bewegt sich langtam las 7erhtltnic aur Uraiaafgeschwindigkeit der Drehbank und beschreib fc -ssine Hin- und Herbewegung entlang der Symmetrieachse des Rohlings, so daß nach beendetem Schleif-Vorgang das Gitter mit dem größeren Durchmesser der zur Durchführung der Bearbeitimg verwendeten Schablone entspricht.

Bei einem weiteren Arwendungsbeispiel des erfindungsgemäs- aen Verfahrens kann, wie in Fig. 23 dargestellt, die Ausrichtung der aktiven Teile der Gitter einer Elektrodenröhre, wie ζ.B* einer Tetrode, auf sine schnellere Weise erfolgen. Hierbei ist ein äußerer Rohling 55, ein innerer Rohling 56 (beide aus pyrolytischem Graphit) sowie eine beispielsweise aus Molybdän bestehende Schablone 57 (im Innern des Rohlings 56) mit

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einem naschenformigen Teil 58 und einem vollen Teil 59 entsprechend der Zeichnung auf der Welle einer (nicht dargestellten) Drehbank befestigt. Eine innenliegende Schleifstrahldüse 52 richtet einen Schleifstrahl radial von innen nach außen auf die von der Schablone 57 und den beiden Rohlingen 56 und 55 gebildete Einheit, Die Schleifstrahldüse beschreibt hierbei eine langsame Translationsbewegung entlang einer parallel zur Drehachse der Drehbank verlaufenden Richtung und innerhalb einer Länge, die genau mit dem maschenförmigen Teil 58 der Schablone 57 übereinstimmt. Die Schablone liegt hier praktisch an den Wandungen des inneren Rohlings 56, Nach dem Ausschleifen der Waschen ist die Erosion praktisch nicht mehr auf den Rohling 56 wirksam,, da die Gitteretäbe des Schablone seine Gitteretäbe vor dem Schleifstrahl schützen, während sich die Erosion lsi äuSsren Rohling 55 fortsetzt* Bei der Bearbeitung de« üisßeren Rohlings spielt die Abweichung des Schleifstrahls ein· größere Rolle wie bei der Bearbeitung des Rohlings 56. Aue öiee«m Grunde und unter Einbeziehung der öl· beiden Rohling« trennenden Entfernung werden die öffnung·!·» des äußeren Rohlinge schließlich größer ausgeschliffen als die d«s inneren Rohlings. Dieser umstand tritt unter der Bedingung nicht weiter in Erscheinung, daß die Bearbeitungedauer genau eingehalten wird. Würde man abweichend von beschriebenen Verfahren die beiden Rohlinge mit Hilfe eines von außen nach innen gerichteten Schleifstrahls bearbeiten« so würden demgegenüber dl· Offnungen des Steuergitter· größer ausgeschliffen werden» was hinsichtlich der Verteilung des El«ktronenf2.UBs·» unerwünscht war·· Wahrend der von innen nach außen gerichteten Bearbeitung ermöglicht ·1ηβ Sichtkontrolle ohne weiter·· das Erkennen des Seitpunktes« zu dem die Bearbeitung abgebrochen bzw. beendet werden muß·

Der Nachteil der Abweichung des Schleifstrahls läßt sich durch Einbringen einer Schablone vor jedem Rohling oder zwischen einer bestimmten Anzahl von Rohlingen (bei gleichzeitiger Bearbeitung mehrerer Gitter-) beseitigen.

Der Schleifstrahl kann ferner zum Anbringen einer Kennmarke

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auf dem einen oder anderen Rohling verwendet werden, wodurch das Ausrichten der Stäbe der Gitter bei der Montage im Innern einer Elektronenröhre erleichtert wird«

Das soeben beschriebene Bearbeitungsverfahren empfiehlt sich besonders dann, wenn der Abstand zwischen den Gittern der herzustellenden Röhre nur gering ist. Handelt es sich demgegenüber um einen großen Abstand, so ist es vorteilhafter, die Rohlinge an der Stelle zu halten, an der die Bearbeitung in geringer Entfernung voneinander erfolgt. Diese Bearbeitungsform wird für das nunmehr beschriebene Verfahren gewählt, bei dem die Symmetrieachsen der beiden Rohlinge gegeneinander versetzt werden. Fig. 24 erläutert das diesem Fall entsprechende Bearbeitungsverfahren. Hierbei ist eine röhrenförmige Schablone 62, die aus einem Maschenteil 64 mit zwei vollen Teilen 63 besteht, sowie ein innerer Rohling 61 konzentrisch auf eine runde.Platte 66 montiert,· die von einer durch nicht dargestellte Vorrichtungen in Bewegung versetzte Kelle, 68 getragen wird. Ein äußerer Rohling 60 ist auf eine runde Platte 67 montiert, die von den Getrieben 69 und 70 in Bewegung versetzt wird, wobei das letztgenannte Getriebe in direktem Eingriff mit dem mit der Welle 68 fest verbundenen Getriebe 71 steht« Die Untersetzungsverhältnisse der Getriebeteile sind in der Form bemessen, daß die Winkelgeschwindigkeiten beider Rohlinge gleich sind. Eine schwenkbare Schleifstrahldüse 65, deren Schwenkweg entlang der Drehachse der Rohlinge genau dem maschenförmigen Teil der Schablone entspricht, ermöglicht eine gleichzeitige Schleifstrahlbehandlung beider Rohlinge« Hierbei gilt generell, daß die Anzahl der zu bearbeitenden Rohlinge weder bei der gleichzeitigen noch bei der aufeinanderfolgenden Bearbeitung auf zwei begrenzt ist« Die gleichzeitige Bearbeitung xshrerer Gitter gemäß dem erfindngsgemäßen Verfahren kann fUr Gitter der verschiedensten Formen Anwendung finden, insbesondere, was die Bearbeitung von flachen Gittern betrifft. Während aller Bearbeitungsvorgänge 1st es möglich', die jeweilige Stärke der Gitterstäbe entweder mit Hilfe von Lehren oder durch eine TVanj/xxrenzprüfung der Gitter mit Hilfe eines Lichtstrahls oder einer Photozelle oder durch Kapazitätsänderung zwischen zwei auf beiden Seiten des Maschen-

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teils befindlichen Elektroden oder schließlich durch eine optische Kontrolle mit Hilfe einer Profillehre zu überprüfen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht zudem eine automatische Herstellung von aus pyrolytischem Graphit bestehenden Elektroden mit öffnungen und Gitterstäben einer extremen Feinheit und einer Breite von z.B. weit weniger als 1/10 Millimeter, ohne daß hierbei Bruch- oder Abblätterungserscheinungen des verwendeten Materials auftreten.

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BAD OfctGINÄt.

Claims (1)

1. Oipl.-lng. D.pt. o«e. publ.

   DIETRICHLEWINSKY O6.M3rz1968

   PATENTANWALT β Mönchen21 - Gottharditr. 81 1639168

   Telefon 56 17 42 ·

   Corapagnie Fran?alse Thomson Houston - Hotchkiss Brandt, Paris 8Sine, Boulevard Haussmann 173 (Frankreich)

   Patentansprüche t

   Herstellungsverfahren für Gitterelektroden aus pyrolytischem Graphit für Elektronenröhren aus Blattgraphitrohlingen/ deren Längsflächen parallel zu den durch Pyrolyse aufgebrachten Schichten liegen, dadurch gekennzeichnet« daß zumindest eine dieser Längsflächen durch einen Schleif pulverstrahl (15) bis zur vollständigen Durchdringung des Rohlinge bearbeitet wird und zwar bei Zwischenlage einer Schablone (13), die zwischen der Längsseite des Rohlings (10) und der Schleifstrahldüse (14) liegt und mit Offnungen versehen ist, deren Form und Anordnung der endgültigen Form der Elektrode (Fig.l) entspricht.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (13) aus mehreren übereinanderliegenden oder miteinander verflochtenen Drahtlagen (Fig. 2) besteht.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (13) durch eine metallische Auflage direkt auf den Rohling aufgebracht und nach Beendigung des Schleif* verfahrene wieder abgebeizt wird·

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (13) aus gegossenem Plastikmaterial besteht.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus pyrolytischem Graphit bestehende Rohling durch eine Schablone abgedeckt wird, die auf dem Dorn (11) einer laufenden Drehbank befestigt ist, wobei die Schleifstrahldüse (14) eine geradlinige Hin- und Herbewegung parallel zur Drehachse der Drehbank (Fig. 1) ausführt.

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   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer Schablone (32) abgedeckte flache Rohling (31) von einer Hebelarmführung (34) gehalten wird, die senkrecht zur Wechselbewegungsrichtung der Schleifstrahldüse (14) in einer Richtung der Rohlings-Ebene beweglich ist (Fig. 15).

   Verfahren nach Anspruch 1 für die Herstellung von kugelschalenförmigen Gittern, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schablone (39) gleichen Aufbaus zwischen die Schleifstrahldüse (14) und den Rohling (38) gebracht ist, wobei dieser Rohling auf einem Gelenkarm (40) befestigt ist, . flor sich in zumindest zwei Richtungen bewegen kann und dabei in einem Punkt mit dam geometrischen Zentrum (41) der Xugel zusammentrifft (Fig. 17)·

   Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem röhrenförmigen Rohling (10) aus pyrolytischem Graphit und der Schleifstrahldüse (14) eine zylinder förriige Schablone mit geradlinigen Streben (13) eingebracht ist, die in Richtung der Mantellinien des Rohlings verlaufen, wobei der Rohling um seine Symmetrieachse gedreht wird und die Schleifstrahldüse über einen Vorlauf entlang einer parallel zu den Hantellinien des Rohlings verlaufenden Richtung in der Form bewegt wird, daß die wendeiförmigen Shlitze (44) vom Schleifstrahl (15) aus dem Rohling ausgeschliffen werden«

   Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Schlitzen (47) versehene Drehblend« (45) zwischen die Schleifstrahldüse (14) und den um «eine Symmetrieachse in Drehung versetzten Rohling gebracht wird, wobei das Aussohneiden der Gitterstruktur durch den Schleifstrahl (15) durch Synchronisation der Drehbewegung des Rohlings sowie der Bewegung der Drehblende,in Zusammenwirkung mit dem Vorschub der Bearbeitungsdüse und der Drehblende (Fig* 19,20), erfolgt:

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   10. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5 für die Herstellung von Koaxialgittern von Mehrelektrodenröhren, dadurch gekennzeichnet, daß die Schablone (51), deren Stärke dem Elektrodenabstand entspricht, einmal außerhalb des Rohlings (50) für die Bearbeitung von außen und einmal innerhalb des Rohlings (50a) für die Bearbeitung von innen untergebracht wird (Fig. 21 und 22).

   11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5 für die gleichzeitige Herstellung von Koaxialgittern von Iiehrelektrodenröhren, dadurch gekennzeichnet, daß hierbei mehrere Rohlinge koaxial angebracht sind und eine einzige Schablone (57) zwischen Schleifstrahldüse und den dieser Düse am nächsten liegenden Rohling (56) angebracht wird, wobei der Schleifstrahl vorzugsweise radial verlaufend, vom Innern der Rohlinge nach außen gerichtet wird (Fig. 23).

   12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Schablonen und Rohlingen röhrenförmiger Gestalt abwechselnd und konzentrisch auf den Dorn einer Drehbank gespannt wird»

   13. Verfahren nach Anspruch 1 für die gleichzeitige Herstellung von aus pyrolytischem Graphit bestehenden Gittea> dadurch gekennzeichnet, daß zwei röhrenförmige, aus pyrolytischem Graphit bestehende und jeweils durch eine Schablone abgedeckte Rohlinge auf zwei umlaufende Drehbänke gleicher Winkelgeschwindigkeit aufgespannt werden, wobei die Achsen dieser Drehbänke zueinander parallel verlaufen und jeweils um einen Betrag versetzt sind, so daß der Mindestabstand zwischen beiden Rohlingen etwa einen Millimeter beträgt, wobei die Schleifstrahldüse eine geradlinige Wechselbewegung entlang der Mantellinien des diesem Mindestabstand entsprechenden Rohlings ausführt (Fig. 24).

   14. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifstrahl gegenüber der Schablone und/oder dem Rohling unterschiedliche Neigungswinkel einnimmt, so daß die Gitterstäbe ein gerades und nicht rechteckiges Profil erhalten.

   II. Gitterelektroden nach Verfahren I hergestellt

   III. Elektronenröhren mit nach dem Verfahren II hergestellten Elektroden. 009885/0617

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