DE2028921B2 - Strahlendurchtrittsfenster mit eingelöteter Scheibe aus Beryllium für energiereiche Strahlen - Google Patents
Strahlendurchtrittsfenster mit eingelöteter Scheibe aus Beryllium für energiereiche StrahlenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Strahlendurchtrittsfenster für energiereiche Strahlen, in welches eine Scheibe aus
Beryllium eingelötet ist. Das Berylliumfenster ist in der Regel in die Wand des vakuumdichten Kolbens einer
Strahlenerzeugungs- oder Beschleunigungsröhre eingebracht, weil das Beryllium wegen seiner niedrigen
Ordnungszahl energiereiche Strahlen, wie Röntgenstrahlen, Gamma-Strahlen bzw. Korpuskularstrahlen
besser durchläßt, als die Materialien, die zur Herstellung der übrigen Teile des Kolbens Verwendung finden.
Dabei muß aber die Verbindung zwischen dem Kolben und der Fensterscheibe vakuumdicht und mechanisch
haltbar sein.
Die Herstellung vakuumdichter Verlötungen der Scheiben aus Beryllium, die in dem Kolben von
Röntgenröhren als Fenster eingesetzt werden erfolgt in der Regel mit einem Lot, welches Silber enthält, etwa
mit einer Legierung aus Palladium, Silber und Kupfer oder einer Legierung, die neben einem Überschuß an
Silber Kupfer enthält. Andererseits wurde die Scheibe aus Beryllium auch galvanisch mit Kupfer oder Nickel
überzogen, um beim Löten gute Bindung zu erhalten. Es hat sich aber gezeigt, daß offenbar aufgrund von
Diffusionsvorgängen oder Legierungsprozessen durch das Lot spröde Zonen entstehen, die zur Bildung von
feinen, sog. 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 dichten 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.
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 abgehalten wird, die zu Haarrissen etc.
führen können. Die Wirkung des gemäß der Erfindung angebrachten, vorzugsweise aufgedampften Silbers ist
dabei so beschreibbar, daß an die Silberoberfläche einerseits das Lötmittel gut benetzt und trotzdem mit
dem Beryllium des Fensters nur geringfügige unschädliche Legierungsbildung hinzunehmen ist. Besonders bei
der schonenden Belegung durch Bedampfen ist dies leicht einzusehen.
In einfacher Weise wird die erfindungsgemäße
In einfacher Weise wird die erfindungsgemäße
ίο Lötung z. B. dadurch erhalten, daß die Scheibe aus
Beryllium mit einer herkömmlichen Ätzlösung gereinigt wird. Dies kann etwa eine fünfprozentige Lösung von
Fluorwasserstoff in Alkohol sein. Auch eine Mischung aus 40 bis 50 % Salpetersäure, 1 bis 2 % Fluorwasserstoffsäure
oder Schwefelsäure und 48 bis 59 % Wasser kann ausreichende Reinigung bewirken. Hierauf wird
die Scheibe in ein Vakuum eingebracht, welches als Restgas 0,1 bis 0,2 Torr Argon enthält. In dieser
Atmosphäre wird zwischen der Scheibe auf einer
μ zusätzlichen Elektrode aus Aluminium und der geerdeten
Umgebung eine Glimmentladung gezündet, die man 5 bis 10 min lang aufrechterhält, um eventuelle
Verunreinigungen zu entfernen (»Abstäuben«). Nach Abschalten des Stromes werden die Lötstellen mit
Silber bedampft, bis sie 0,05 bis 0,5 μηι dick belegt sind.
Zur Lötung kann eine Anordnung im Vakuum kurzzeitig auf die Arbeitstemperatur des verwendeten Lotes
erhitzt werden, die bekanntlich einige Grad oberhalb seines Schmelzbereiches liegt, bei einem Silber-Kupfer-Indium-Lot
z. B. auf 720°C. Die Anordnung besteht aus dem Rahmen des Fensters, in welchem eine Schicht aus
Lot, das Berylliumfenster, eine weitere Schicht aus Lot und schließlich ein Halterungsring eingelegt sind. Als
Lot wird dabei z. B. das vorgenannte Vakuumhartlot aus 75 Gew.-% Silber, 15 Gew.-°/o Kupfer und 10 Gew.-%
Indium verwendet, wenn der Rahmen des Fensters aus Monelmetall oder aus Nickel hergestellt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert. In der
F i g. 1 ist die Draufsicht auf eine am Fenster aufgebrochene Röntgenröhre dargestellt und in der
F i g. 2 die Explosionszeichnung einer Anordnung zur Herstellung der Lötung in einem Fensterrahmen.
« In der Fig. 1 ist mit 1 der Vakuumkolben der
Röntgenröhre· bezeichnet, an dessen Stirnseiten die gestrichelt eingezeichnete Kathode 2 und die ebenfalls
gestrichelt gezeichnete Anode 3 einander gegenüberstehend angeordnet sind. Die 0,1 mm 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 mm 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 Scheibe 4 aus Beryllium der Ring 7, der ebenfalls aus Monelmetall besteht und angelötet ist.
Bei der Herstellung (F i g. 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 Ring 9 aus Lötmetall, auf der zum Schluß
der Haltering 7 aufgesetzt ist. Die Ringe 8 und 9 sind 0,1 mm dick und bestehen aus Silber, Kupfer, Indium.
Die Scheibe 4 aus Beryllium ist dabei an ihrem Rand
b5 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 übrigen Abmessungen vergrößert gezeichneten
10 und 11 angedeutet. Zur Fertigstellung der
rd diese Anordnung, die 0,3 μπι dick ist, in
ι eingesetzt und auf 720" C erhitzt. Nach der : kann der Rahmen 5 herausgenommen
id zusammen mit seinem Einsatz in den er Röntgenröhre eingelötet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Strahlendurchtrittsfenster für energiereiche Strahlen, in welches eine Scheibe aus Beryllium mit
einer silberhaltigen Legierung eingelötet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (4)
aus Beryllium an den Lötstellen mit Silber belegt ist.
2. Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (4) in den Fensterrahmen (5)
mittels eines Indium enthaltenden Lotes (8, 9} eingelötet ist, nachdem sie in üblicher Weise
gereinigt, einer Glimmentladung ausgesetzt und an den Lötstellen mit Schichten (10. 11) aus Silber
bedampft ist.
3. Fenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Fensterrahmens (5)
aus Monelmetall die Scheibe (4) bei 0,1 bis 0,2 Torr in Argon beglimint ist, die Schichten (10,11) aus Silber
0,05 bis 0,5 μπι dick sind und das Lot (8,9) aus einer
Mischung von 75 Gew.-% Silber, 15 Gew.-% Kupfer und 10Gew.-% Indium besteht.
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|---|---|---|---|
| 8235 | Patent refused |