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DE2028921A1 - Radiation window - of beryllium - Google Patents

Radiation window - of beryllium

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DE2028921A1
DE2028921A1 DE19702028921 DE2028921A DE2028921A1 DE 2028921 A1 DE2028921 A1 DE 2028921A1 DE 19702028921 DE19702028921 DE 19702028921 DE 2028921 A DE2028921 A DE 2028921A DE 2028921 A1 DE2028921 A1 DE 2028921A1
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beryllium
silver
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solder
soldered
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DE19702028921
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Norbert Dr rer nat 8520 Erlangen C03c 27 12 Mika
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Siemens Corp
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Siemens Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J35/00X-ray tubes
    • H01J35/02Details
    • H01J35/16Vessels; Containers; Shields associated therewith
    • H01J35/18Windows
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/001Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces
    • B23K35/002Interlayers, transition pieces for metallurgical bonding of workpieces at least one of the workpieces being of light metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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Abstract

Gamma and X radiation transparent window for sources comprises Be screen soldered into a monel metal frame with solder having the compsns. in wt. % Ag 75, Cu 15, Indium 10.

Description

Strahlendurchtrittsfenster Die Erfindung betrifft ein Strahlendurchtrittsfenster für ener-Gereiche Strahlen, in welches eine Scheibe aus Berylliun eingelötet ist. Das Berylliurnfenster ist,in der Regel in die Wand des vakuumdichten Kolbens einer Strahlenerzeugungs- oder Beschleunigungsröhre eingebracht, weil das Beryllium wegen seiner niedrigen- Ordungszahl energiereiche Strahlen, wie Röntgenstrahlen, Gamma-Strahlen bzw. Korpuskularstrahlen besser durchläßt, als die Materialien, die zur Herstellung der übrigen Teile des Kolbens Verwendung finden. Dabei mua aber die Verbindung zwischen dem Kolben und der Fensterscheibe vnkuuirj-icht und nlechanisch haltbar sein. Beam passage window The invention relates to a radiation passage window for high-energy rays, in which a disk made of beryllium is soldered. The beryllium window is, as a rule, in the wall of the vacuum-tight piston Radiation generation or acceleration tube introduced because of the beryllium Its low ordinal number contains high-energy rays, such as X-rays, gamma rays or corpuscular rays pass through better than the materials used for production the remaining parts of the piston are used. But the connection between the piston and the window pane be vnkuuirj-icht and nlechanisch durable.

Die Herstellung vakuunidichter Verlötungen der Scheiben aus Beryllium, die In dem Kolben von Röntgenröhren als Fenster eingesetzt werden erfolgt in der Regel mit eine Lot, welches Silber enthält, etwa mit einer Legierung aus Paladium, Silber und Kupfer oder einer Legierung, die neben einem Ueberschuß an Silber Kupfer enthält. Andererseits wurde dle Scheibe aus Beryllium auch galvanisch mit Kupfer oder Nickel überzogen, uni bein Löten gute Bindung zu erhalten. Es hat sich aber gezeigt, daß offenbar aufgrund von Diffusionsvorgärigen oder Legierungsprozessen durch das Lot spröde Zonen entstehen, die zur Bildung von feinen, sog.The manufacture of vacuum-tight soldering of the panes from beryllium, which are used as a window in the flask of x-ray tubes takes place in the Usually with a solder that contains silver, for example with an alloy of palladium, Silver and copper or an alloy which, in addition to an excess of silver, is copper contains. On the other hand, the beryllium disc was also electroplated with copper or nickel Plated, uni for soldering to get a good bond. But it has been shown that apparently due to diffusion pre-fermentation or alloying processes through the solder brittle zones arise, which lead to the formation of fine, so-called

Haarrissen führen oder die mechanische Festigkeit stark herabsetzen. Dadurch wird aber die Fabrikation gestört und die Fenster müssen durch besondere Maßnahmen und Nachbearbeitung abgedichtet werden, um zu dauerhaft lichten Röhren zu kommen. Dies ist in erhöhtem Maße der Fall, wenn die Scheiben aus Beryllium ihrer Verwendung im Austrittsfenster einer Röntgenröhre entsprechend besonders dünn und strahlendurchlässig sein sollen.Cause hairline cracks or greatly reduce the mechanical strength. However, this disrupts production and the windows must have special Measures and reworking are sealed in order to permanently clear tubes get. This is to a greater extent the case when the discs are made of beryllium Use in the exit window of an X-ray tube is particularly thin and accordingly should be radiolucent.

Erfindungsgemäß ist ein Strahlendurchtrittsfenster aus Beryllium, welches in Lösung der gestellten Aufgabe bei guter Strahlendurchlässigkeit in einfacher Weise dicht eingelötet ist dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe aus Beryllium an den Lötstellen mit Silber belegt ist. Dabei wird die Scheibe aus Beryllium durch die Schicht aus Silber gegen die schädlichen Wirkungen der Lötmittel geschützt, indem dieses von der Bildung spröder Zonen abg nalten wird, die zu Haarrissen etc. führen können. Die Wirkung des gem der Erfindung angebrachten, vorzugsweise aufgedmpften silbers ist dabei so beschreibbar, daß an die Silberoberfläche einerseits das Lötmittel gut benetzt und trotzdem mit dem BerylliunÆ des Fensters nur geringfügige unschädliche Legierungsblldung hinzunehmen ist. Besonders bei der schonenden Belegung durch Bedampfen ist dies leicht einzusehen.According to the invention is a ray passage window made of beryllium, which in solving the task at hand with good radiation permeability in a simple Way tightly soldered is characterized in that the disk is made of beryllium is coated with silver at the soldering points. The beryllium disc is made through the layer of silver protected against the harmful effects of solder, by preventing this from forming brittle zones that lead to hairline cracks etc. being able to lead. The effect of the applied according to the invention, preferably dampened silver is so writable that on the one hand the solder on the silver surface well wetted and still only slightly harmless with the beryllium of the window Alloy formation is to be accepted. Especially with the gentle occupancy through steaming this is easy to see.

In einfacher Weise wird die erfindungsgemäße Lötung z.B. dadurch erhalten, daß die Scheibe aus Beryllium mit einer ilerkönlJnlicilerl Atzlösung gereinigt wird. Dies kann etwa eine fünfprozentige Lösung von Fluorwasserstoff in Alkohol sein. Auch eine Mischung aus 40 - 50 % Salpetersäure, 1 - 2 % Fluorwasserstoffsäure oder Schwefelsäure und 48 - 59 8 Wasser kann ausreichende Reinigung bewirken. lIlerauf wird die Scheibe in ein Vakuum eingebracht, welches als Restgas 0,1 - 0,2 Torr Argon enthält. In dieser Atmosphäre wird zwischen der Scheibe auf einer zusätzlichen Elektrode aus Aluminium und der geerdeten Umgebung eine Climnentladung gezündet, die man 5 - 10 min lang aufrechterhält, um eventuelle Verunreinigungen zu entfernen (?1 itbstäuben"). Nach Abschalten des Stromes werden die Lötstellen mit Silber bedampft, bis sie 0,05 - C,5 /u dick belegt sind. Zur Lötung kann eine Anordnung im Vakuum kurzzeitig auf die Arbeitstemperatur des verwendeten Lotes erhitzt werden, die einige Grad bekanntlich oberhalb seines Schmelzbereiches liegt, bei einem Silber-Kupfer-Indiunl-Lot z.i3. auf 7200C. Die Anordnung besteht etwa aus den.The soldering according to the invention is obtained in a simple manner, for example, by that the beryllium disc with an ilerkönlJnlicilerl Etching solution is cleaned. This can be about a five percent solution of hydrogen fluoride in Be alcohol. Also a mixture of 40-50% nitric acid, 1-2% hydrofluoric acid or sulfuric acid and 48 - 59 8 water can cause sufficient cleaning. lIlerauf the disc is placed in a vacuum, which is 0.1-0.2 Torr argon as the residual gas contains. In this atmosphere an additional electrode is placed between the disc A climatic discharge is ignited from aluminum and the earthed environment, which is 5 - Maintained for 10 minutes in order to remove any impurities ("dusting"). After switching off the current, the soldering points are vaporized with silver until they are 0.05 - C, 5 / u thick are occupied. An arrangement in a vacuum can briefly be used for soldering the working temperature of the solder used is heated to a few degrees as is known is above its melting range, with a silver-copper-indiunl solder z.i3. on 7200C. The arrangement consists roughly of the.

Rahmen des Fensters, in welchem eine Schicht aus Lot, das Derylliumfenster, eine weitere Schicht aus Lot und schließlich ein Halterungsring eingelegt sind. Als Lot wird dabei z.B. das vorgenannte Vakuumhartlot aus 75 ffi Silber, 15 %4 Kupfer und 10 >S Indium verwendet, wenn der Rahmen des Fensters aus Monelmetall oder aus Nickel hergestellt ist.Frame of the window in which a layer of solder, the deryllium window, another layer of solder and finally a retaining ring are inserted. For example, the aforementioned vacuum hard solder made of 75 ffi silver, 15% 4 copper is used as the solder and 10> S indium used when the frame of the window is made of Monel metal or is made of nickel.

Weitere Merkmale und Vorteile der Frfindung sind nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.Further features and advantages of the invention are based on the following of the exemplary embodiments illustrated in the figures.

In der Fig. 1 ist die Draufsicht auf eine am Fenster aufgebrochene Röntgenröhre dargestellt und in der Fig. 2 cie Explosionszeichnung einer Anordnung zur .erstellung der Lötung in einer, Fensterrahmen. In Fig. 1 is a plan view of a broken open at the window X-ray tube shown and in Fig. 2 cie exploded view of an arrangement for creating the soldering in a window frame.

In der Fig. 1 ist mit 1 die Vakuumdichte des Kolbens der Röntgenröhre bezeichnet, an dessen Stirnseiten die gestrichelt einer zeichnete Kathode 2 und die ebenfalls gestrichelt gezeichnete Anode 3 einander gegenUberstehend angeordnet sind. Die 0,1 fim starke Berylliumscheibe 4 ist in dem Rahmen 5 dicht eingesetzt, der an der Außenseite des Kolbens 1 ebenfalls dicht eingelötet ist. Die Scheibe aus Beryllium, die 0,1 nn dick ist, ist in die Ausnehmung des Rahmens 5 aus-Monelmetall so eingesetzt, daß sie auf der Schulter 6 aufliegt und dort mit einer Lötschicht festgehalten ist. Nach außen hin liegt auf der 3cheibe 4 aus Beryllium der Ring 7, der ebenfalls aus Monelmetall besteht und angelötet ist.In Fig. 1, 1 is the vacuum density of the piston of the X-ray tube referred to, on the end faces of the dashed line drawn a cathode 2 and the anode 3, also shown in dashed lines, is arranged opposite one another are. The 0.1 fim thick beryllium disc 4 is tightly inserted in the frame 5, which is also soldered tight on the outside of the piston 1. The disc made of beryllium, which is 0.1 nm thick, is in the recess of the frame 5 made of Monel metal used so that it rests on the shoulder 6 and there with a layer of solder is held. The ring lies on the outside on the 3-disk 4 made of beryllium 7, which is also made of Monel metal and is soldered on.

Bei der Herstellung (Fig. 2) wird auf die Schulter 6 zuerst ein Ring 8 aus Lötmaterial aufgelegt, auf diesen kommt die Scheibe 4 aus Beryllium und dann folgt wiederum ein fiing 9 aus Lötmetall, auf dem zum -chluß der Haltering 7 aufgesetzt ist. Die Ringe 8 und 9 sind 0,1 nm dick und bestehen aus Silber, Kupfer, Indium.During manufacture (FIG. 2), a ring is first placed on the shoulder 6 8 made of solder is placed on top of this, the disk 4 made of beryllium and then This is followed by a fiing 9 made of solder, on which the retaining ring 7 is placed is. The rings 8 and 9 are 0.1 nm thick and are made of silver, copper, indium.

Die Scheibe' 4 aus Beryllium ist dabei an ihrem Rand oben und unten in der Breite der Lötringe 8, 9 bzw. des Abschlußrings mit Silber bedampft. Dies ist an der Ober- und Unterseite der Platte 4 durch die relativ zu den Ubrigen Abnessungen vergrößert gezeichneten Schichten 10 und 11 angedeutet. Zur Fertigstellung der Lötung wird diese Anordnung, die 0,3 µ dick ist, in einen Ofen eingesetzt und auf 720°C erhitzt. Nach der Abkühlung kann der Rahmen 5 herausgenommen werden und zusammen mit seinem Einsatz in den Kolben einer Röntgenröhre eingelötet werden.The disk '4 made of beryllium is at its edge above and below Vaporized with silver in the width of the soldering rings 8, 9 or the end ring. this is on the top and bottom of the plate 4 by the relative to the other dimensions Enlarged layers 10 and 11 indicated. To complete the soldering this arrangement, which is 0.3 µ thick, is placed in an oven and heated to 720 ° C heated. After cooling, the frame 5 can be taken out and put together be soldered with its insert into the flask of an X-ray tube.

Claims (3)

PatentansprUcheClaims 1. Strahlendurchtrittsfenster rur energiereiche Strahlen, in welches eine Scheibe aus Beryllium eingelötet ist, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Scheibe (4) aus Beryllium an den Lötstellen mit Silber belegt ist. 1. Radiation window for high-energy rays into which a disk made of beryllium is soldered in, d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the disk (4) made of beryllium is coated with silver at the soldering points. 2. Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (4) in den Fensterrahmen (5) mittels eines Indium enthaltenden Lotes (8, 5) eingelötet ist, nachdem sie in üblicher Weise gereinigt, einer Glimmentladung ausgesetzt und an den L>tstellen mit Schichten (10, 11) aus Silber bedampft ist. 2. Window according to claim 1, characterized in that the pane (4) soldered into the window frame (5) by means of an indium-containing solder (8, 5) is, after being cleaned in the usual way, exposed to a glow discharge and is vapor-deposited at the soldering points with layers (10, 11) made of silver. 3. Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichiiet, daß bei Verwendung eines Fensterrahmens (5) aus Monelnjetall die Scheibe (4) bei 0,1 - 0,2 Torr in Argon beglimmt ist, die Schichten (10, 11) aus Silber 0,05 - 0,5 /u dick sind und das Lot ( 9) aus einer mischung von 75 , Silber, 15 , Kupfer und 10 % Indium besteht. 3. Window according to claim 1, characterized in that when used a window frame (5) made of Monelnjetall the disc (4) at 0.1-0.2 Torr in Argon is glowing, the layers (10, 11) of silver are 0.05-0.5 / u thick and The solder (9) consists of a mixture of 75, silver, 15, copper and 10% indium. L e e r s e i t eL e r s e i t e
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