DE3586820T2 - Magnetron mit einem keramiksockel versehen mit einer kathodenhalterungsvorrichtung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Magnetron des Typs, der eine Zentralkathode aufweist, die durch Stäbe abgestützt wird, welche auf einem Keramikfuß angeordnet sind.
• Ein solches Magnetron ist aus dem japanischen Patent JP-A- 56/132747 (Fig. 1c) bekannt.
• Bei der Kathodenstützkonstruktion des konventionellen Magnetrons für die Verwendung in Mikrowellenöfen, wie sie in Fig. 17 gezeigt ist, sind die beiden Enden der direkt beheizten Kathode 21, die spulenförmig ausgeführt ist, entweder direkt oder über eine Führung 24 an einem Paar von Endkappen 22, 23 befestigt. Ein Paar von Kathodenstützstäben 25, 26 aus Molybdän ist an den beiden Endkappen 22, 23 befestigt. Diese Kathodenstützstäbe 25, 26 reichen über die durchgehenden Löcher 28 im Keramikfuß 27 nach außen und sind hermetisch an die Klemmleisten 29 angeschlossen, die hermetisch an den äußeren Enden hart angelötet sind. 30 zeigt die hartgelöteten Anschlüsse. Eine Metallhülse 31, die einen Teil der Vakuumröhre bildet, ist an einer hartgelöteten Verbindungsstelle 32 zur Oberseite des Keramikfußes hermetisch abgeschlossen.
• Bei dieser Art der konventionellen Konstruktion müssen die Molybdän-Kathodenstützstäbe ziemlich lang sein, da sie hermetisch am unteren Ende des Fußes abgeschlossen sind und sich außerhalb des Fußes erstrecken. Das macht diese Bauteile teuer und weiterhin ist es nicht einfach, durch diese Mittel eine ausreichend starre Abstützung für die Kathode zu erhalten. Weiterhin ist es schwierig eine hermetische Abdichtung zwischen Molybdän und Kovar (Handelsname) (Fe-Ni-Cu-Legierung) zu erreichen und da die hermetische verbindungsstelle durch die von der Kathode abgeleitete Hitze hohen Temperaturen ausgesetzt ist, ist es schwierig, einen hohen Zuverlässigkeitsgrad für diese Abdichtung zu gewährleisten.
• Eine andere Konstruktion, die in Fig. 18 gezeigt ist, wurde z. B. in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung, Offenlegungsnummer 56-132747, vorgeschlagen. Bei dieser Konstruktion wird die hermetische Abdichtung des Keramikfußes 27 und der Kathodenstützstäbe 25, 26 durch hermetisches Hartlöten unter Verwendung von Dichtringen 33 auf der Kathodenseite des Fußes, d. h. auf der Seite, die dem Vakuumbereich gegenüberliegt, erreicht. In diesem Falle erhöht eine Stufe zwischen der hartgelöteten Verbindungsstelle 32 des Fußes und der Metallbuchse und der hartgelöteten verbindungsstelle 30 des Fußes und den Kathodenstützstäben die Stehspannung-Leistungsfähigkeit zwischen den beiden. Diese Konstruktion besitzt jedoch ebenfalls Nachteile: auch hier müssen die Molybdän-Kathodenstützstäbe lang sein, so daß die Kosten dieser Bauteile hoch bleiben und ein Überhitzen der hartgelöteten verbindungsstellen wird ebenfalls noch die Abdichtung beeinträchtigen. Bei beiden Konstruktionen gibt es einen zusätzlichen Nachteil. Da die hermetisch hartgelöteten Anschlüsse des Keramikfußes an die Kathodenstützstäbe und an die Metallhülse in Axialrichtung des Rohres gegeneinander versetzt sind, wird das Verfahren zur Bildung der metallisierten Schicht für diese hartgelöteten Anschlußstellen verkompliziert.
• Es ist ein Gegenstand der Erfindung, ein Magnetron vorzusehen, in dem die Kathodenstützstäbe so kurz wie möglich sind und ein hoher Zuverlässigkeitsgrad für die hermetischen Abdichtungen zum Keramikfuß erhalten werden kann.
• Die Erfindung umfaßt ein Magnetron mit den Merkmalen von Anspruch 1 für die Verwendung in Mikrowellenöfen, bei dem Metalldichtplatten hermetisch zur Kathodenseite des Keramikfußes, d. h. zu der Seite, die dem Vakuumbereich gegenüberliegt, abgedichtet sind, äußere Anschlußleitungen durch die Löcher eingesetzt sind, die im Fuß ausgebildet sind, diese Leitungen elektrisch mit den Metalldichtplatten verbunden sind, die Kathodenstützstäbe in jedem Falle an einen Teil der Metalldichtplatte befestigt sind und die Kathodenstützstäbe und die äußeren Anschlußleitungen dadurch elektrisch über die Metalldichtplatten in Verbindung stehen.
• Bei dieser Konstruktion ist es ausreichend, wenn die Kathodenstützstäbe eine Länge besitzen, die etwa der Entfernung von der Position der Kathode bis zur inneren Stirnfläche des Keramikfußes, d. h. der Kathodenseite, entspricht, und die Kosten dieser Bauteile werden dadurch reduziert. Weiterhin wird ein Überhitzen der hermetischen Abdichtungen zwischen dem Keramikfuß und den Metalldichtplatten minimiert, da die von der Kathode abgeleitete Hitze nicht direkt zu den äußeren Anschlußleitungen abgeleitet wird und die Zuverlässigkeit dieser Dichtungen wird somit erhöht.
• Darüber hinaus kann die metallisierte Schicht, die für alle diese Dichtungen erforderlich ist, in einem einzigen Prozeß gebildet werden, da die hermetischen Dichtungen zwischen dem Keramikfuß und den Metalldichtplatten und zwischen dem Keramikfuß und der Metallhülse im wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet sind, wodurch das Montageverfahren vereinfacht wird.
• Fig. 1 ist ein Längsschnitt einer Ausführung der Erfindung.
• Fig. 2 ist ein Längsschnitt, der in vergrößerter Form den Hauptteil von Fig. 1 zeigt.
• Fig. 3 ist eine Schrägansicht des Hauptteils von Fig. 2.
• Fig. 4 ist eine Schrägansicht des Keramikfußes der in Fig. 1 dargestellten Ausführung.
• Fig. 5 ist eine Draufsicht auf die Fig. 4.
• Fig. 6 ist ein Längsschnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5.
• Fig. 7 ist ein Längsschnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 5.
• Fig. 8 ist ein Längsschnitt, der den Keramikfuß und die metallisierten Schichten der in Fig. 1 dargestellten Ausführung zeigt.
• Fig. 9 ist ein Längsschnitt des Hauptteils einer anderen Ausführung der Erfindung.
• Fig. 10 ist ein Querschnitt entlang der Linie 10-10 in Fig. 9.
• Fig. 11 ist ein Längsschnitt des Hauptteils einer anderen Ausführung der Erfindung.
• Fig. 12 ist eine Schrägansicht des Hauptteils von Fig. 11.
• Fig. 13 erläutert die in Fig. 11 dargestellte Ausführung. Sie zeigt ein Diagramm, das die Abhängigkeit zwischen dem Verhältnis G, des Überstandes der Metalldichtplatte zur Rate der elektrischen Entladung, darstellt.
• Fig. 14 ist ein partieller Längsschnitt des Hauptteils einer anderen Ausführung der Erfindung.
• Fig. 15 ist ein partieller Längsschnitt des Hauptteils einer noch anderen Ausführung der Erfindung.
• Fig. 16 ist ein Längsschnitt des Hauptteils einer anderen Ausführung der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 17 ist ein Längsschnitt, der das Hauptteil einer konventionellen, den Stand der Technik darstellenden Konstruktion zeigt.
• Fig. 18 ist ein Längsschnitt, der ein anderes Beispiel einer den Stand der Technik darstellenden konventionellen Konstruktion zeigt.
• Es folgt eine Erläuterung der Ausführung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die entsprechenden Bauteile sind durchgehend mit den gleichen Zahlen gekennzeichnet.
• Die in den Fig. 1-8 gezeigte Ausführung besitzt die nachfolgend beschriebene Konstruktion. Die in der Fig. 1 verwendeten Zahlen beziehen sich auf die folgenden Bauteile.
• Die direkt geheizte Kathode 21, die Spulenform besitzt, weist die beiden Kathodenenden auf, die an einem Paar von Endkappen 22, 23 auf der Achse einer Anode 36 befestigt sind. Ein Paar von Kathodenstützstäben 25, 26 aus Molybdän ist an den beiden Endkappen 22, 23 befestigt. Diese Kathodenstützstäbe 25, 26 werden durch einen Keramikfuß 48 gestützt.
• Die Anodenkonstruktion 35 besteht aus einer zylindrischen Anode 36, die einen Teil des Röhrenkolbens bildet und sie ist an ihren Innenwänden mit radial angeordneten Stegen 37 versehen, die das Innere des Zylinders in eine Vielzahl von Resonatoren unterteilen. Die Stege 37 sind alle durch ein kreisförmiges Ringband 38 verbunden. Ein Paar von Polstücken 39, 40, die das Magnetfeld im Bereich des Elektronenflusses konzentrieren, sind an die beiden Endflächen der zylindrischen Anode 36 hartgelötet. Eine Ausgangsseiten-Metallhülse 41, die einen Teil der äußeren Rohrumhüllung bildet, ist auf dem Ausgangsseiten-Polstück 39 montiert; oben auf dieser Metallhülse 41 sind der Ausgangsteil-Keramikzylinder 42, ein Dichtring 43, der ein Teil einer Hochfrequenzdrossel bildet und ein Metall-Extraktionsrohr 44, das ebenfalls ein Teil der Hochfrequenzdrossel bildet, angeordnet. Eine Ausgangsantennenleitung 45 erstreckt sich zwischen einem der Stege 37 und dem Metall-Extraktionsrohr 44, um die Mikrowellenleistung, die durch die Resonatoren außerhalb des Rohres erzeugt wird, zu extrahieren. Teil 46 ist eine Ausgangskappe.
• Auf der Kathodenstützseite der Anodenkonstruktion erstreckt sich eine zylindrische Metallhülse 47 vom keramikfußseitigen Polstück 40. Diese zylindrische Hülse 47 bildet einen Teil der Vakuumröhre und daher ist eine Endfläche gegenüber dem Polstück 40 hermetisch abgedichtet, während die andere Endfläche gegenüber dem Keramikfuß 48 hermetisch abgedichtet ist. Eine Aussparung 49 ist im Boden des Keramikfußes 48 ausgebildet und ein Paar von äußeren Anschlußleitungen 50, 51 verläuft durch diese Aussparung. Ein Paar von Ferrit-Dauermagneten 52, 53, mit den vorher erwähnten Polstücken zwischen sich, befindet sich im Hauptgehäuse des Magnetrons, das diese Konstruktion besitzt; offene Jochstücke 54, 55 aus ferromagnetischem Material sind außerhalb dieser Magnete angeordnet.
• Eine durchlöcherte Metalldichtung ist zwischen der Metallhülse auf der Ausgangsseite 41 und dem Jochstück 54 angeordnet und Radiatorrippen 56 sind rund um die zylindrische Anode 36 angeordnet.
• Der Keramikfuß 48 und die äußeren Anschlußleitungen 50, 51 befinden sich in einem geschlossenen Gehäuse 58; dieses geschlossene Gehäuse enthält auch die Filterleiter 59. Die äußeren Anschlußleitungen 50, 51 sind über die Induktionsspulen 59 mit einem Durchführungskondensator 60, der zusammen mit diesen Induktionsspulen den Filter darstellt, und mit den Kathodeneingangsklemmen 61 verbunden.
• Die Konstruktion der Bauteile des Keramikfußes ist in den Figuren 4-7 gezeigt. Im allgemeinen ist dieser Keramikfuß ein an einem Ende geschlossener Zylinder. Im Längsschnitt bildet er ein umgekehrtes U. Eine End-Stirnfläche (in den Zeichnungen die obere End-Stirnfläche) besitzt eine Ringnut 71, die auf dieser Fläche ausgebildet ist. In der Oberfläche des Fußes, begrenzt durch die Ringnut 71, sind die halbkreisförmigen Oberflächen P ausgebildet, an die die Metalldichtplatten hartgelötet sind (es gibt zwei solcher Oberflächen, eine auf der linken und eine auf der rechten Seite), während an der Oberfläche des Fußes außerhalb der Ringnut 71 die Oberfläche Q ausgebildet ist, an die die Metallhülse hartgelötet ist. Die beiden Dichtflächen P und Q sind so ausgebildet, daß sie in der gleichen Ebene in rechten Winkeln zur Mittelachse liegen. An der anderen Seite (der Unterseite) des Keramikfußes ist eine Hohlaussparung 49 ausgebildet mit einem großen Zentralbereich, der in Axialrichtung hohl ist. Im Fuß sind zwei durchgehende Löcher 67, 68 vorgesehen und zwei Aussparungen 69, 70 mit vorgeschriebener Höhe für die Aufnahme der Enden der Kathodenstützstäbe sind in diagonal gegenüberliegenden Positionen neben den durchgehenden Löchern 67, 68 angebracht. Eine Nut 72 ist (quer über die End-Stirnfläche des Fußes) ausgebildet, die ein durchgehendes Loch 67 und die dazugehörige Aussparung 69 für die Aufnahme des Endes eines Kathodenstützstabes vom anderen durchgehenden Loch und seiner dazugehörigen Aussparung 70 für die Aufnahme des Endes des anderen Kathodenstützstabes trennt.
• Als nächstes wird unter Verwendung des auf diese Weise ausgebildeten Keramikfußes eine Molybdän-Mangan-Paste auf die ges amten Metalldichtplatten-Oberflächen P und die Metallhülsen-Dichtfläche Q aufgetragen, die in der gleichen Ebene liegen, wie in der Fig. 8 gezeigt ist. Unter Nutzung des Vorteils, daß die Dichtflächen P und Q in der gleichen Ebene liegen und daß es keine Vorsprünge oder Hindernisse irgendwelcher Art zwischen diesen Dichtflächen gibt, kann die Paste z. B. nach dem Siebdruckverfahren aufgetragen werden. Nachdem die Paste getrocknet ist, wird der Fuß in einen Ofen, der mit einem Inertgas gefüllt ist, auf eine Temperatur von etwa 1400 ºC erhitzt und gesintert, so daß die metallisierten Schichten 73, 74 gebildet werden.
• Als nächstes werden die Metalldichtplatten 65, 66 und die Metallhülse 47 hermetisch mit Silberlot mit den entsprechenden Dichtflächen P und Q hart verlötet, wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Die äußeren Anschlußleitungen 50, 51 aus Metall, wie z. B. Kupfer oder Eisen, werden durch den Fuß geführt und in die Löcher eingesetzt, die in den Dichtplatten 65, 66 ausgebildet sind. Sie werden dann hermetisch durch Hartlöten an den Löchern abgedichtet. Diese Leitungen erstrecken sich durch die Löcher 67, 68 über die Aussparung 49 hinaus, um die Außenanschlüsse ausführen zu können. Die Enden der Kathodenstützstäbe 25, 26 werden ebenso in die benachbarten Löcher eingepaßt, die in den beiden Metalldichtplatten 65, 66 ausgebildet sind und durch Hartlöten verbunden; die unteren Enden dieser Stäbe, die sich bis unter die Metalldichtplatten erstrecken, reichen in die Aussparungen 69, 70 mit einer vorgeschriebenen Tiefe, die im Fuß ausgebildet sind, hinein, die Stäbe werden mechanisch stabilisiert und ihre Position wird durch diese Mittel fixiert. Die für diese Metalldichtplatten 65, 66 verwendeten Materialien sind Metalle wie z. B. Kovar (Handelsname) oder Fe-Ni-Cr-Legierungen, die einen ähnlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Keramikfuß besitzen und die über die metallisierte Schicht 73 leicht hart zu verlöten sind. Somit sind die Kathodenstützstäbe 25, 26 und die äußeren Anschlußleitungen 50, 51 elektrisch über die Metalldichtplatten 65, 66 verbunden. Die Verbindungsstellen zwischen den Kathodenstützstäben 25, 26 und den Metalldichtplatten 65, 66 sichern nur die elektrische Verbindung und spielen bei der hermetischen Abdichtung des Keramikfußes keine Rolle, während die Verbindungsstellen zwischen den Metalldichtplatten und den äußeren Anschlußleitungen an den durchgehenden Löchern des Fußes hermetisch abgedichtet sind. Das offene Ende der Metallhülse 47, die einen Teil der evakuierten Röhre bildet, ist, ebenfalls durch Hartlöten, am Umfang der Keramikfußoberfläche mit der metallisierten Schicht 74 verbunden. Die Ringnut 71 an der inneren Endstirnfläche des Fußes, die sich im evakuierten Bereich der Röhre befindet, ist so ausgebildet, daß die Kriechstrecke und der Zwischenraum ausreichend sind, um bei der Hochspannung, die während des Betriebes des Magnetrons aufgebracht wird, eine elektrische Isolierung zwischen den Dichtplatten, die das gleiche Potential wie die Kathode besitzen, und der Metallhülse, die das gleiche Potential wie die Anodenkonstruktion besitzt, zu gewährleisten. Da sich diese Isolationsstrecke innerhalb eines Vakuums befindet, kann sie relativ kurz sein. Darüber hinaus garantiert die Diametralnut 72 die gegenseitige elektrische Isolierung der beiden Metalldichtplatten, an die die Fadenheizspannung angelegt wird. Wiederum ist die Aussparung 49 auf der Atmosphärenseite so ausgebildet, daß die Kriechstrecke ausreichend ist, um bei der angelegten Hochspannung eine elektrische Isolierung an der Luft, zwischen der Anodenkonstruktion, einschließlich der Metallhülse, und den äußeren Verbindungsleitungen zu sichern.
• In einer Ausführung der Erfindung können die Molybdän-Kathodenstützstäbe verkürzt werden, da es für sie ausreichend ist, sich von der Endkappe bis zur Innenseite des Keramikfußes zu erstrecken; und die Kosten für diese Bauteile können dadurch verringert werden. Weiterhin braucht man keine Ni-Plattierung oder ähnliches auf die Oberfläche der Kathodenstützstäbe aufzubringen, da die Hartlötung der Kathodenstützstäbe an den Metalldichtplatten keine direkte Verbindung mit der hermetischen Abdichtung besitzt. Weiterhin können, da eine hermetische Vakuumabdichtung durch Hartlöten zwischen den Metalldichtplatten und den äußeren Anschlußleitungen und der metallisierten Schicht am Keramikfuß erreicht wird, Materialien für die Metalldichtplatten verwendet werden, die leicht mit Keramik hart zu löten sind und es wird eine hermetische Abdichtung mit einem hohen Zuverlässigkeitsgrad erhalten. Darüber hinaus gelangt die Wärme, die von der Kathode abgeleitet wird und nach unten zu den Molybdän-Kathodenstützstäben fließt, nicht direkt in die Bauteile, an denen die Keramik und die Metalldichtplatten hermetisch hart verlötet sind und deswegen wird ebenfalls die Gefahr eines Fehlers der hermetischen Abdichtung reduziert. Wiederum ist es so, daß selbst dann, wenn eine äußere Kraft auf die äußeren Anschlußleitungen aufgebracht wird, diese Kraft nicht direkt auf die Kathode wirkt, so daß nur wenig Gefahr besteht, daß die Kathode verformt wird oder bricht. Darüber hinaus können die metallisierten Schichten in einem einzigen Prozeß ausgebildet werden, da die hartgelöteten Oberflächen des Keramikfußes in der gleichen Ebene liegen und das vereinfacht die Herstellung. Die in den Fig. 9 und 10 gezeigte Ausführung besitzt einen Keramikfuß 48, der die Form einer dicken Scheibe besitzt. Die Metalldichtplatten 65, 66, die je zwei nebeneinanderliegende integriert ausgeführte Lötösen 65a, 65b, 66a, 66b besitzen, sind an die Kathodenseite des Keramikfußes (d. h. an die Seite des evakuierten Bereiches) hartgelötet; die Kathodenstützstäbe 25, 26 und die äußeren Anschlußleitungen 50, 51 sind an diese Lötösen hart angelötet. Die Metallhülse 47 ist am Umfang der Oberfläche des Fußes in der gleichen Ebene wie diese Dichtungen hermetisch hart angelötet. Da die Kathodenstützstäbe 25, 26 nicht nur fest in die Lötösen der Metalldichtplatten eingepaßt sind, sondern sich ihre unteren Enden in den Aussparungen 69, 70 im Fuß befinden, wird eine zusätzliche mechanische Stabilität und eine zusätzliche Genauigkeit ihrer Positionierung erhalten. Da die äußeren Anschlußleitungen ebenfalls in separate Lötösen eingesetzt und mit ihnen hart verlötet sind, wird eine noch zuverlässigere hermetische Abdichtung erhalten.
• Darüber hinaus braucht, obwohl in der vorher beschriebenen Ausführung die in der Konstruktion getroffenen Maßnahmen für das Verbinden der Metalldichtplatten mit den äußeren Anschlußleitungen Löcher oder Lötösen mit Löchern sind, die in den Metalldichtplatten ausgebildet sind und in die die Enden der äußeren Anschlußleitungen eingesetzt und dann zur Erreichung einer hermetischen Abdichtung hart verlötet sind, die Konstruktion nicht auf diese Anordnung beschränkt sein. Die äußeren Anschlußleitungen können zum Beispiel hermetisch an die Oberfläche des Keramikfußes an den oberen Rändern der durchgehenden Löcher hart angelötet sein, ohne daß Löcher in den Metalldichtplatten für die Aufnahme dieser Leitungen ausgebildet sind, wobei sie dann durch Hartlöten oder Verschweißen mit der Seite der Metalldichtplatten elektrisch verbunden werden, die auf der Seite der durchgehenden Löcher des Fußes liegt. Wenn diese Konstruktion zur Anwendung kommt, spielt die Verbindung zwischen den Metalldichtplatten und den äußeren Anschlußleitungen keine Rolle bei der Erreichung einer hermetischen Abdichtung und dadurch wird die Zuverlässigkeit weiter erhöht. In diesem Falle können Aussparungen von der Atmosphärenseite in den Metalldichtplatten ausgebildet werden und die äußeren Anschlußleitungen können dann durch ihr Einsetzen in die Aussparungen verbunden werden.
• Die Fig. 11 und 12 zeigen eine andere Ausführung der Erfindung.
• Wenn die Bauteile, an denen die Metalldichtplatten und die Metallhülse hermetisch mit dem Keramikfuß hart verlötet sind, im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen, wird der Zwischenraum zwischen den beiden hartgelöteten Bauteilen verringert und weiterhin ist es, da die Kanten dieser hartgelöteten Bauteile eine rauhe Oberfläche bilden, wahrscheinlicher, daß eine elektrische Entladung zwischen den beiden Bauteilen auftritt. In einem Mikrowellenofen wird, insbesondere wenn die Leistung ohne Vorheizen der direkt geheizten Kathode zugeschaltet wird, eine überaus hohe Spannung auf das Magnetron aufgebracht und es ist wahrscheinlich, daß eine elektrische Entladung zwischen den beiden hartgelöteten Bauteilen auftritt. Es kann auch die Erscheinung auftreten, daß einige der von der direkt geheizten Kathode ausgesendeten Elektronen den Spalt zwischen den Endkappen und den Polstücken passieren und den Keramikfuß in Form von Streuelektronen erreichen. Diese Streuelektronen bombardieren die innere Oberfläche der Ringnut im Keramikfuß und verursachen, daß von der Keramik Sekundärelektronen ausgesendet werden und diese keramische Oberfläche elektrisch aufladen. Das kann eine elektrische Entladung zwischen der aufgeladenen Oberfläche der Keramiknut und den Metalldichtplatten oder dem Bauteil, an dem sie hart verlötet sind, hervorrufen.
• Um diese Arten einer elektrischen Entladung in der Röhre zu verhindern, ist die Konstruktion der Ausführung wünschenswert, die in den Fig. 11 und 12 dargestellt ist. In dieser Ausführung erstrecken sich die äußeren Kanten 65c, 66c der Metalldichtplatten 65, 66, die an die Innenseite des Keramikfußes 48 hart angelötet sind, über die Ringnut 71 hinaus.
• Die Erfinder der vorliegenden Erfindung bestätigten durch Veränderung des Verhältnisses G, gleich der Länge des Maßes e (vom hartgelötetem Bauteil 73 über die Nut) zum Maß (Breite) d der Ringnut 71 in radialer Richtung (G = e/d), daß eine Beziehung zwischen diesem Verhältnis und der Entladerate in der Röhre besteht. Die von ihnen erhaltenen Ergebnisse sind in der Fig. 13 dargestellt. Die Horizontalachse des Diagramms stellt das Verhältnis G des Überstandes der Metalldichtplatten zum Maß (zur Breite) der Nut dar; die vertikale Achse gibt die Rate der elektrischen Entladungen an. Diese Rate der elektrischen Entladungen ist der Prozentsatz von Erscheinungsfällen der elektrischen Entladung die eintreten, wenn die Mikrowellenöfen mit verschiedenen Testmagnetronen ausgestattet sind und je Ofen 20 Ein- und Ausschaltungen erfolgen, wobei die direkt beheizte Kathode nicht vorgewärmt wird. Wie aus der Linie S ersichtlich ist, die die mit-x bezeichneten Prüfpunkte verbindet, konnte eine elektrische Entladung in der Nähe der Ringnut im Fuß mit einer virtuellen Bestimmtheit bei einem Erstreckungsverhältnis G von etwa 50-70% verhindert werden. Es ist daher wünschenswert, daß die äußeren Kanten 65c, 66c der Metalldichtplatten bis etwa zur Mitte der Ringnut reichen.
• Darüber hinaus sind bei dieser Ausführung die durchgehenden Löcher 67, 68 fortschreitend nach außen in den untersten Teil des Keramikfußes verlängert, so daß sie als Schlitze an der unteren Endstirnfläche des Fußes herauskommen; die Enden 50a, 51a der äußeren Anschlußleitungen 50, 51 sind nach außen gebogen, so daß sie die Form eines umgekehrten V annehmen, dabei der Form der äußeren Wände folgend, so daß sie aus der unteren Endstirnfläche des Keramikfußes an den äußeren Enden der Schlitze austreten. Das sichert, daß bei der Montage kein unerwünschtes Verdrehen der Leitungen auftritt. Eine Leitung 59a von einer Induktionsspule 59 ist um das Ende jeder äußeren Anschlußleitung herumgewunden und mit ihr verschweißt, so daß eine elektrische Verbindung gebildet wird.
• Bei der in Fig. 14 gezeigten Ausführung ist die Konstruktion so, daß das hartgelötete Bauteil 74, an dem die Metallhülse hart an den Fuß gelötet ist, in Bezug auf die hermetisch hartgelöteten Bauteile 73 der Dichtmetallplatten 65, 66 um ein geringes Maß h in Axialrichtung der Röhre zum Boden der Ringnut 71 hin versetzt ist. Da die Größe h dieses Versatzes 1 mm nicht übersteigt, kann die Auftragung der metallisierten Schicht auf die hartzulötenden Oberflächen zur gleichen Zeit in einem einzigen Prozeß erfolgen, dieser Fall ist dem Fall äquivalent, bei dem die beiden hartzulötenden Oberflächen im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen. Ein Schutzring 75 aus elektrisch leitfähigem Material ist zur Verhinderung einer elektrischen Entladung durch Hartlöten am hartgelöteten Teil 74 befestigt, das für das harte Anlöten der Metallhülse 47 bestimmt ist. Der innere Flansch dieses Schutzringes 75 erstreckt sich bis etwa zur Mitte der Ringnut 71.
• Der Schutzring kann auch selbst dann befestigt werden, wenn die beiden Oberflächen sich in der gleichen Ebene befinden und in dem Falle, daß die Größe h des Versatzes 1 mm oder mehr, möglichst 1 bis 3 mm, beträgt, wird der Ring unter Umständen nicht benötigt.
• Durch diese Mittel wird eine elektrische Entladung in der Nähe der Ringnut verhindert.
• Bei der in Fig. 15 gezeigten Ausführung ist ein Schutzring 76, der ein kurzes röhrenförmiges Teil aufweist, an der Innenseite der Metallhülse 47 befestigt und ein ähnlicher Effekt wie vorher beschrieben, nämlich die Verhinderung einer elektrischen Entladung, wird durch das Einsetzen des Endes dieses röhrenförmigen Teils des Schutzringes 76 in die Ringnut 71 erreicht.
• Bei der in Fig. 16 gezeigten Ausführung ist ein gebeultes Schutzbauteil 47a durch Beulen der Wand der Metallhülse 47 nahe ihres unteren Endes nach innen ausgebildet, um eine Innenwelligkeit zu erzeugen. Die Größe dieses gebeulten Schutzbauteils 47a ist so, daß es die Ringnut 71 verschließt. Auch die äußeren Kanten der Metalldichtplatten 65, 66 erstrecken sich etwa über die Nut 71. Durch diese Mittel wird eine elektrische Entladung verhindert.
• Es können auch andere konstruktive Varianten, die einen gleichen Effekt, d. h. die Verhinderung einer elektrischen Entladung erreichen, zur Anwendung kommen.
• Wie vorher erläutert, sieht die vorliegende Erfindung ein Magnetron mit einem Keramikfuß mit einer Kathodenstützkonstruktion in der Art vor, daß Metalldichtplatten hermetisch abgedichtet an der kathodenseitigen Endstirnfläche des Keramikfußes angeordnet sind, d. h. an der Oberfläche des Fußes gegenüber dem evakuierten Bereich; äußere Anschlußleitungen durch im Fuß ausgebildete Löcher eingesetzt sind und diese Leitungen elektrisch mit den Metalldichtplatten verbunden sind; und in jedem Falle Kathodenstützstäbe an einen Teil einer Dichtplatte befestigt sind, wobei diese Kathodenstützstäbe und die äußeren Anschlußleitungen über die Metalldichtplatten elektrisch verbunden sind. Bei dieser Konstruktion brauchen die Kathodenstützstäbe nur eine Länge besitzen, die etwa der Entfernung von der Kathode bis zur innen Endstirnfläche des Keramikfußes entspricht, d. h. bis zur Kathodenseite, und dadurch die Kosten für diese Bauteile verringert werden. Weiterhin bedeutet die Tatsache, daß die Kathodenstützstäbe verkürzt werden können, daß sie schwingungsfester sind und die Gefahr des Heizfadenbruches dadurch reduziert wird. Es ist auch zu verzeichnen, daß, da die von der Kathode abgeleitete Wärme, nicht direkt auf die äußeren Anschlußleitungen übertragen wird, die Überhitzung der hermetischen Abdichtung zwischen dem Keramikfuß und den Metalldichtplatten so gering wie möglich gehalten wird, so daß die hermetische Abdichtung äußerst zuverlässig ist.
• Darüber hinaus kann, wenn die hermetischen Abdichtungen des Keramikfußes und der Metalldichtplatten sowie des Keramikfußes und der Metallhülse in der gleichen Ebene angeordnet sind, die Bildung der metallisierten Schicht für das Hartlöten in jedem Falle in einem einzigen Prozeß durchgeführt werden, wodurch nicht nur die Montage erleichtert wird, sondern es auch möglich wird, den Prozeß zu automatisieren und dadurch die Voraussetzungen für eine Massenfertigung von Magnetronen für die Verwendung in Mikrowellenöfen besser sind.

Claims (15)

1. Magnetron des Typs, der eine Zentralkathode (21) aufweist, die durch Stäbe (25, 26) abgestützt wird, die auf einem Keramikfuß (48) angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Fuß mit einem Paar von durchgehenden Löchern (67, 68) für die Anschlußleitungen (50, 51) versehen ist und weiterhin auf der Kathodenseite ein Paar von leitfähigen Metalldichtplatten (66, 65) aufweist, von denen jede eine der Anschlußleitungen und eine der Kathodenstützstäbe umgibt und berührt, um den Stromkreis zur Kathode zu schließen.

2. Magnetron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetron aufweist:

eine zylindrische Anode (36) mit einer Vielzahl von Stegen (37);

eine zylindrische Metallhülse (47) mit einem ihrer Enden hermetisch gegenüber dem Teil der Anode (36) abgedichtet und einen Teil einer evakuierten Ummantelung bildend;

eine Kathode (21) koaxial mit der Anode (36) angeordnet;

ein Paar von Kathodenstützstäben (25, 26), die die Kathode (21) abstützen;

einen Keramikfuß (48), der die Kathodenstützstäbe (25, 26) fest anordnet und der hermetisch gegenüber dem anderen offenen Ende der Metallhülse abgedichtet ist;

Metalldichtplatten (65, 66), die an der Kathodenseite des Keramikfußes (27) so befestigt sind, daß die durchgehenden Löcher (67, 68), die im Keramikfuß (48) vorgesehen sind, dichtgesetzt sind;

äußere Anschlußleitungen (50, 51), die elektrisch an die Metalldichtplatten (65, 66) angeschlossen sind und sich durch die durchgehenden Löcher (67, 68) zur anderen Seite des Fußes erstrecken

und Mittel zur Abstützung der Kathodenstützstäbe (25, 26) durch ihre Befestigung an einem Teil der Metalldichtplatten (65, 66) in jedem Falle und zur Bildung eines Stromversorgungspfades zur Kathode (21) durch elektrischen Anschluß der Kathodenstützstäbe (25, 26) und der äußeren Anschlußleitungen (50, 51) über die Metalldichtplatten (65 66).

3. Magnetron nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Keramikfuß (48) Blindlöcher (69, 70) an seiner Kathodenseite besitzt, in die die Kathodenstützstäbe (25, 26) eingesetzt sind und dadurch in Position gehalten werden.

4. Magnetron nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kathodenstützstäbe (25, 26) aus Molybdän sind und die Dichtplatten (65, 66) und die äußeren Anschlußleitungen (50, 51) aus Eisen oder aus einer Eisenlegierung.

5. Magnetron nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Magnetron eine zylindrische Anode (36) mit einer Vielzahl von Resonatoren, einen Metallzylinder (47) mit einem seiner offenen Enden hermetisch gegenüber einer Endstirnfläche der Anode abgedichtet, eine Kathode koaxial zur Anode angeordnet, ein Paar von Kathodenstützstäben (25, 26), die die Kathode abstützen und einen Keramikfuß (48), der die Kathodenstützstäbe (25, 26) in Position hält und der gegenüber dem anderen offenen Ende des Metallzylinders (47) hermetisch abgedichtet ist, aufweist, wobei der Keramikfuß (48) auf seiner Kathodenseite Metalldichtplatten (65, 66) besitzt und die Metalldichtplatten so an die Kathodenseite des Kathodenfußes gelötet sind, daß die Löcher für die äußeren Anschlußleitungen, die im Keramikfuß vorgesehen sind, hermetisch abgedichtet und ebenfalls elektrisch mit den Kathodenstützstäben (25, 26) verbunden sind und bei dem eine Schicht des Lötmetalles auf der Oberfläche (Q) des Keramikfußes (48) gebildet wird, auf die der Metallzylinder (47) zu löten ist und die Oberfläche für die hermetische Abdichtung und die Oberflächen (P), auf die die Metalldichtplatten (65, 66) zu löten sind im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen.

6. Magnetron nach Anspruch 4, wobei auf der Kathodenseite des Keramikfußes (48) zwischen dem Teil der Oberfläche, gegenüber der der Metallzylinder (47) hermetisch abgedichtet ist und den Teilen der Oberfläche, auf denen die Metalldichtplatten (65, 66) angebracht sind, eine Nut (71) gebildet wird.

7. Magnetron nach Anspruch 6, wobei die Nut (71) die Form eines Ringes besitzt, der in der hermetischen Abdichtung mit dem Metallzylinder angeordnet ist.

8. Magnetron nach Anspruch 6, wobei die Außenkanten der Metalldichtplatten (65, 66) sich von der Kante der gelöteten Oberfläche des Keramikfußes (48) an der Kante der Nut (71) bis etwa zur Mitte über die Nut erstrecken.

9. Magnetron nach Anspruch 7, wobei ein Flansch oder Ring (75) sich vom Metallzylinder (47). der von der hermetischen Abdichtung bis etwa zur Mitte über die Nut (71) reicht, sich nach innen erstreckt.

10. Magnetron nach Anspruch 5, wobei die Metalldichtplatten (65, 66) halbkreisförmig ausgebildet sind.

11. Magnetron nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Kathode (21) eine direkt erwärmte Kathode in Spulenform ist und die beiden Enden der Kathode von den Kathodenstützstäben 25 bzw. 26 abgestützt werden.

12. Magnetron nach Anspruch 11, wobei sich der erste Kathodenstützstab (26) geradlinig axial durch den Mittelpunkt der spulenförmigen Kathode (21) zur Fußseite hin erstreckt und der zweite Kathodenstützstab (26) sich parallel zum ersten Kathodenstützstab (25) und in einer vorbestimmten Entfernung von ihm zur Fußseite hin erstreckt, wobei die beiden Metalldichtplatten (65) und (66) elektrisch mit den beiden Kathodenstützstäben (25) bzw. (26) am Fuß verbunden sind, die beiden äußeren Anschlußleitungen (50) und (51) mit den Metalldichtplatten (65) bzw. (66) verbunden sind und durch den Keramikfuß (48) nach außen führen und der Zwischenraum zwischen den äußeren Anschlußleitungen größer als der Zwischenraum zwischen den Kathodenstützstäben bemessen ist.

13. Magnetron nach Anspruch 11, wobei der Durchmesser des ersten Kathodenstützstabes (26) größer ist, als der Durchmesser des zweiten Kathodenstützstabes (25).

14. Magnetron nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Magnetron aufweist:

eine Anode (36)

eine Kathode (21), angeordnet im Mittelpunkt der Anode;

einen Keramikfuß (48) der insgesamt über die Metallteile gegenüber der Anode abgedichtet ist und der die Kathodenstützstäbe (25, 26) abstützt, die sich von der Kathode aus erstrecken und

äußere Anschlußleitungen (50, 51), die sich vom Keramikfuß (48) aus erstrecken, wobei der Keramikfuß die Form eines Blockes hat, der mindestens zwei durch ihn hindurchgehende Löcher (67, 68), Metalldichtplatten (65, 66), die gegenüber der Kathodenseite der durchgehenden Löcher (67, 68) hermetisch abgedichtet und elektrisch mit den Kathodenstützstäben (25, 26) verbunden sind, eine Vielzahl von äußeren Anschlußleitungen (50, 51), die gegenüber den Metalldichtplatten (65, 66) abgedichtet sind und die durch die durchgehenden Löcher (67, 68) führen, besitzt, wobei die durchgehenden Löcher in radialer Richtung des Rohres verlängert sind und die Verlängerung sich vergrößert, wenn die äußeren Anschlußleitungen von der Endstirnfläche der Kathode zur äußeren Endstirnfläche des Keramikfußes verlaufen, dadurch wird ein Verdrehen der äußeren Anschlußleitungen (50, 51) in Axialrichtung des Rohres innerhalb des Blockes verhindert und außerhalb des Rohres kann zwischen den Leitungen ein größerer Zwischenraum erreicht werden.

15. Magnetron nach Anspruch 1, wobei die Löcher, die in den Metalldichtplatten (65, 66) vorgesehen sind und in die die Kathodenstützstäbe (25, 26) eingesetzt werden, Ösen (65b, 66b) sind.