DE1268740B

DE1268740B - Magnetspule

Info

Publication number: DE1268740B
Application number: DEP1268A
Authority: DE
Inventors: Alvar Pictari Wilska
Original assignee: Philips Electronics and Pharmaceutical Industries Corp
Current assignee: Philips Electronics and Pharmaceutical Industries Corp
Priority date: 1962-07-05
Filing date: 1963-07-02
Publication date: 1968-05-22
Also published as: GB1043886A; NL294726A; CH414858A; BE634473A; US3150339A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

HOIf

Deutsche Kl.: 21 g -1/02

1268 740
P 12 68 740.0-33
2. Juli 1963
22. Mai 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Magnetspule zum Erzeugen eines konzentrierten magnetischen Feldes, insbesondere für Elektronenbündelungsvorrichtungen, bei der die Windungen aus einseitig mit einer Isolierschicht überzogenen elektrisch leitenden Lagen aufgebaut sind, die eine zentrale Öffnung aufweisen.

Es ist häufig erwünscht, ein starkes Magnetfeld in einem kleinen Raum zu erzeugen, insbesondere bei Vorrichtungen, bei denen Elektronenbündel Verwendung finden, z. B. Elektronenmikroskopen, Wandelfeldröhren u. dgl.

Es ist bereits eine Magnetspule für Wanderwellenröhren und ähnliche Anordnungen beschrieben, bei der die Windungen aus einseitig mit einer Isolierschicht überzogenen, elektrisch leitenden Lagen aufgebaut sind, die eine zentrale Öffnung aufweisen. Bei der Anfertigung der Spule, die aus einer hochkant gewickelten Wendel besteht, deren aufeinanderfolgende Windungen sich um eine gedachte Achse herumwinden, wobei die Wendelflächen der Windungen im wesentlichen rechtwinklig zu der erwähnten Achse stehen, ist ein Verfahren zur galvanischen Herstellung eines dünnen, fortlaufenden metallischen Streifens benutzt. Nach diesem Verfahren wird in einem elektrolytischen Bad das Metall auf eine geeignete Elektrode abgeschieden und ist eine Vorrichtung vorgesehen, um das Metall von der Elektrode abzuziehen. Bei diesem Verfahren ist die erhältliche Materialdicke infolge der galvanischen Schichtbildung auf einen ganz kleinen Wert zu beschränken, um das Abziehen der Metallschicht von der Sammelelektrode unbeschädigt durchführen zu können. Weil es sich also um eine dünne Metallfolie handelt, ist ein verhältnismäßig stark ausgedehnter Windungsdurchmesser erforderlich, um bei einem gewissen Magnetisierungsstrom die zulässige Strombelastung nicht zu überschreiten. Für die Erzeugung eines konzentrierten magnetischen Feldes ist diese Ausbildung nicht besonders günstig.

Die Erfindung bezweckt, die erwähnten Nachteile zu vermeiden und die mit dem beschriebenen Herstellungsverfahren verknüpfte Beschränkung zu beseitigen. Gemäß der Erfindung ist die Magnetspule dadurch gekennzeichnet, daß jede Windung aus einer Scheibe aus leitendem Material besteht und jede Scheibe mehrere Schlitze aufweist, die sich im wesentlichen radial vom Rand zu einem gemeinsamen inneren, in der Mitte eine Öffnung enthaltenden Gebiet erstrecken, und daß einer dieser Schlitze sich vom Rand der Scheibe bis in die Öffnung erstreckt, während die übrigen Schlitze vom Rand ausgehend Magnetspule

Anmelder:

Philips Electronics and
Pharmaceutical Industries Corporation,
ι» New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. H. Scholz, Patentanwalt,
2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

Alvar Pictari Wilska, Tucson, Ariz. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 5. Juli 1962 (207 707)

bis nahe an die Öffnung heranreichen, und daß jede Scheibe auf einer Seite in einem beschränkten Gebiet an einem Ende des die zentrale Öffnung umgebenden Stromweges eine erste Lötschicht und auf der anderen Seite in einem zweiten beschränkten Gebiet am anderen Ende des die zentrale Öffnung umgebenden Stromweges eine zweite Lötschicht aufweist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in der

F i g. 1 eine einzelne Lage einer erfindungsgemäßen Spule zeigt,

F i g. 2 einen vergrößerten Querschnitt durch die Lage nach F i g. 1 darstellt,

F i g. 3 einen vergrößerten Querschnitt durch einen Stapel solcher Lagen darstellt und

Fig. 4 eine axial gespreizte Spule nach Fig. 3 zeigt.
Die Spulenlage der Fig. 1 besteht aus einer Scheibe 11 aus leitendem Material, die in diesem Fall eine kreisförmige Scheibe, z. B. aus Kupfer, ist. Die Scheibe kann verhältnismäßig dünn sein. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel wurde eine Scheibe mit einer Dicke von etwa 0,05 mm verwendet. Die Scheibe hat einen C-förmigen leitenden Weg 12, der durch eine Öffnung 13 in der Mitte der Scheibe und, weniger deutlich, von den Innenenden mehrerer über

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die Scheibe verteilter Schlitze 14 begrenzt ist. Die Schlitze 14 können etwa gleiche Winkel miteinander einschließen, aber dies ist nicht notwendig, und üblicherweise erstrecken sie sich etwa radial vom Rand der Scheibe zur Mitte.

Um den Stromweg 12 zu bilden, erstrecken sich die Schlitze 14 vom Rand der Scheibe 11 nicht ganz bis zur Öffnung 13. Ein Schlitz 16 jedoch mündet in diese Öffnung, so daß der leitende Stromweg 12 die Form eines C annimmt und somit nicht kurzgeschlossen ist. Mit Hülfe der Segmente 17 und 18, die je auf einer Seite des Schlitzes 16 liegen, lassen sich elektrische Verbindungen mit dem Stromweg 12 herstellen.

Da auch mehrere Scheiben 11 miteinander verbunden werden sollen, ist eine kleine Fläche 19 am Ende jedes leitenden Stromweges 12 auf jeder der Scheiben mit einem leitenden Lötmaterial, z.B. einem niedrigschmelzenden Lot, versehen, so daß, wenn die Scheiben aufeinandergestapelt und dann erhitzt werden, jede Lage an der nächsten haftet. Außerdem wird eine zweite kleine, mit Lot versehene Fläche 21 auf der anderen Seite der Scheibe 11 am anderen Ende des leitenden Stromweges 12 vorgesehen.

Um eine Vielzahl von Scheiben 11 aufeinanderstapeln oder eine einzige Scheibe an einen leitenden Körper befestigen zu können, ist es notwendig, zumindest eine Seite der Scheibe bzw. Scheiben zu isolieren. F i g. 2 zeigt eine Schicht aus Isoliermaterial 22 auf der Oberfläche der Scheibe 11. Beim vorstehend erwähnten Beispiel einer 0,05 mm dicken Scheibe 11 stellt es sich heraus, daß eine Schicht aus aufgedampftem Silikondioxyd mit einer Dicke von etwa 10 Mikron genügte, um das Kupfer zu isolieren.

Um die Scheiben elektrisch miteinander verbinden zu können, muß ein kleines Gebiet an einem Ende des C-förmigen Weges 12 (Fig. 1) von Isoliermaterial 22 frei gehalten werden, oder dieses muß nachher entfernt werden. Dies kann dadurch erfolgen, daß ein kleines Gebiet der Scheibe 11 mit einer Maske versehen ist, wenn das Isoliermaterial aufgebracht wird, und die Maske später entfernt wird. Danach wird an der freien Stelle etwas niedrigschmelzendes Lötmetall angebracht. Es kann z. B. etwas Zinn auf das Gebiet 19 aufgedampft werden.

Wenn mehrere Scheiben 11 zu einem Stapel nach Fig. 3 verbunden werden sollen, müssen die Scheiben so angeordnet werden, daß das niedrigschmelzende Metall an einem Ende des leitenden C-förmigen Weges einer Scheibe das niedrigschmelzende Metall an der anderen Seite des leitenden Weges der nächsten Scheibe berührt. Dies ist in Fig. 3 durch die Verbindung zwischen dem Gebiet 21 α der Scheibe 11 α und dem Gebiet 19 b der Scheibe 11 b dargestellt, die einander unmittelbar berühren und verschmolzen sind. Es ist einleuchtend, daß die Kontaktpunkte nicht auf einer Geraden liegen, so daß bei den zwei Scheiben lic und 11 d am anderen Ende des Stapels die entsprechenden Gebiete 21c und 19 d um einen bestimmten Winkel gegenüber den Gebieten 21a und 19 b verschoben sind.

F i g. 4 zeigt eine gespreizte Wendel, die aus mehreren der Scheibe 11 entsprechenden Scheiben besteht. Bei einer für die Verwendung gefertigten Spule sind die Lagen aneinandergepreßt, aber zur Erläuterung sind die Lagen einer solchen Wendel gespreizt gezeichnet. Der ganze Stapel bildet etwa einen leitenden Block aus einem Stück, der ein sehr guter Wärmeleiter ist zum Ableiten der Wärme aus dem Bereich, in dem der elektrische Strom fließt, d. h. dem inneren C-förmigen Weg 12 jeder Lage. Weil der leitende Weg 12 und die Außensegmente jeder Platte eine Einheit bilden, eignen sich diese Segmente sehr gut als Kühlrippen zum Ableiten der Wärme. Die Wärmeableitung wird noch verbessert, da die Schlitze übereinander angeordnet sind.

Bei einer 901agigen Spule, die aus Scheiben mit einer Dicke von 0,05 mm aufgebaut war, stellt es sich als möglich heraus, eine Brennweite von 5 mm bei einer Elektronenbeschleunigungsspannung von 10 000 Volt zu erreichen. Der Temperaturanstieg in der Spule betrug nur etwa 4° C über die Umgebungstemperatur hinaus bei einer Energiezufuhr zu der Spule von etwa 36 Watt. Die Zahl der Amperewindungen war 1000. Bei einer ähnlichen Spule mit 3000 Amperewindungen, einer Beschleunigungsspannung von 90 000 Volt, der eine Energie von 108 Watt zugeführt wurde, stieg die Temperatur der Spule nur auf etwa 12° C über die Umgebungstemperatur an.

Claims

Patentanspruch:

Magnetspule zum Erzeugen eines konzentrierten magnetischen Feldes, insbesondere für Elektronenbündelungsvorrichtungen, bei der die Windungen aus einseitig mit einer Isolierschicht überzogenen, elektrisch leitenden Lagen aufgebaut sind, die eine zentrale Öffnung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Windung aus einer Scheibe (11) aus leitendem Material besteht und jede Scheibe mehrere Schlitze aufweist, die sich im wesentlichen radial vom Rand zu einem gemeinsamen inneren, in der Mitte eine Öffnung (13) enthaltenden Gebiet erstrecken, und daß einer dieser Schlitze (16) sich vom Rand der Scheibe bis in die Öffnung (13) erstreckt, während die übrigen Schlitze (14) vom Rand ausgehend bis nahe an die Öffnung heranreichen, und daß jede Scheibe auf einer Seite in einem beschränkten Gebiet (19) an einem Ende des die zentrale Öffnung (13) umgebenden Stromweges (12) eine erste Lötschicht und auf der anderen Seite in einem zweiten beschränkten Gebiet (21) am anderen Ende des die zentrale Öffnung umgebenden Stromweges (12) eine zweite Lötschicht aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Österreichische Patentschrift Nr. 198 331.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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