DE1489959A1 - Elektronische Entladungseinrichtung - Google Patents

Description

Anmelder: General Electric Company, Schenectady, New York, N,Y. USA

Elektronisehe Entladungseinrichtung

Die Erfindung betrifft elektronische ilochstrom-^ntladungseinrichtungen.

Bei elektronisonen liochstrom-^ntladungseinrichtungen arbeiten die Elektroden bei hohen Temperaturen, zun Beispiel erreicht der Anodenaufbau derartiger -einrichtungen häufig Temperaturen von etwa 600° C infolge des Elektronenbeschusses von der Kathode. Die Anode der Entladungseinrichtungen ist verglichen mit den anderen Elektroden relativ groß und mit einem Kühleraufbau verseilen, um ihre Wärmedissipation zu vergrößern, ./enrx die Anode bei hoher Dissipation arbeitet, dehnt sie sich in Richtung zum Gitteraufbau aus, wodurch die Ausgangskapazität vergrößert wird, was zu einer Verschiebung der Abstimmung und anderen nachteiligen Effekten führt, insbesondere, wenn die Röhre bei sehr hohen Frequenzen betrieben wird. Die Größe dieser Ausdehnung kann etwas reduziert werden, indem die Anode aus einem 11 et all hergestellt wird, das einen raeinen Wärmeausdehnungskoeffiaienten hat. Allerdings kann die Verlängerung infolge der Anodenhalterung auf diese Weise nicht verkleinert werden, da die Halterung aus einem Material hera-uöt·...: Lt werden muß, das eine hohe Ausdehnung ähnlich der eines tier-jii:;c:icjri Isolators oder eines Kolbenteila aer Röhre hat, an

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deiu eine derartige Halterung "befestigt ist. Ferner sollte eine derartige Halterung wlinschenswerterweise einen genügend langen V/eg aufweisen, um eine Übertragung der thermischen und mechanischen Spannungen von der Anode zum Keramikkörper zu verhindern. Daner ist das Ausmaß, um das die Ausdehnung -reduziert werden kann, durch die Waiil des Materials begrenzt.

Bin Anodenaufbau und insbesondere eine Anodenhai terung genau der Erfindung erreicht eine Kompensation der Ausdehnung der Anode einer elektronischen Entladungseinrichtung zum Gitter der . gleichen Einrichtung.Diese Anode v/ird nicht von einem unteren oder herabhängenden Teil eines Anodenhaiterungsringes unterstützt, sondern von der entgegengesetzten Seite eines Anodenhaiterungsringes gehalten, d.h. von der zum Gitter-Anoden-Zwischenraum entgegengesetzten Seite. Dieser Halterungsring weist einen dünnen Abschnitt auf, in den ein maximaler Temperaturabfall auftritt, Dieser dünne .abschnibt dehnt sich entgegengesetzt zum Slektrodenzwischenraum der Untladungseinrichtung au3, wenn sich die Anode zum Elektroderizwischenraum ausdehnt,wodurch eine Kompensation der beiden Ausdehnungen erzielt wird, Ferner erleichtert der lem-' peraturabfall im dünnen Abscnnitt die Abdichtung zu einem Keramikteil des Einrichtun_t;;skolbens an dieser Stelle.

Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweisen Querschnitt durch eine bekannte Eöhre;

Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt durch eine Rühre gemäß der Erfindung, bei der die Ausdehnung der Anode kompensiert wird, und

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Pig.-3 einen teilweisen Querschnitt durch ein anderes Ausfii irungsbeispiel einer Röhre gemäß der Erfindung.

Gemäß Pig. 1 weist eine Röhre eine relativ iiassive zylindrische Anodefmit einer ebenen Elektrodenendfläche 2 gegenüber einer Gitterelektrode 3 auf, die vom Gitterhalterungsring 4 getragen wird. Ein Anodenhalterungsring 5 hat einen Anodenanschluß und weist einen herabhängenden ringförmigen Plansch 6 auf, der ringsherum unter einer Schulter 7 der Anode daran befestigt ist. Der Anodenhalterungsring 5 ist vom Gitterring mittels eines zylindrischen keramischen Kolbenabstandsringes 8, der zum Beispiel aus PoBterit bestehen kann, getrennt und isoliert.

Der herabhängende Plansch 6 des Anodenhalterungsringes 5 hat einen schmalen Querschnitt und an ihm tritt ein beträchtlicner Temperaturabfall zwischen der Anode und deren Halterungsring 5 auf, so daß der ilalterungsring 5 keine besonders hohen Temperaturen an der Stelle aufweist, wo er mit dem keramischen Zylinder ö verbunden ist. Der herabhängende Plansch 6 ist auch lang genug, um die übertragung von mechanische:! Spannungen von der Anode zum iiiiodenring zu verhindern, so daß die Dichtung zwischen dem Ring und dem keramischen Abstandsring aufrecht erhalten wird. Außerdem besteht der Anodenhalterungsring 5 einschließlich des Plansches 6 gewöhnlich aus einem Material, das einen Ausdehnungskoeffizienten ühnlicli dem des keramischen Zylinders δ hat, um so eine Beßcliädif-xinfi der dazwischen bestehenden Verbindung zu verhindern. Leider dehner, sich bei holien Temperaturen sowohl die Anode 1 als 3uch aer Plansch 6 aus, so daß öle. Pläciie 2 der Anode 1 naher zum Gitter 3 gebracnt „unctHdie>^Kapazität dazwischen

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erhöht wird. Gemäß der Erfindung wird die Verziehung der Anode zum Gitter im wesentlichen durch den in den Figuren 2 und 3 dargestellten Aufbau verhindert.

In Fig. 2, wo die entsprechenden Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, weist ein Anodenhaiterungs- und -anschlußring 5 ein dünnes, sich nach oben erstreckendes zylindrisches Glied oder einen Abschnitt 9 auf, der die Anode 1 an ihrem

η
Außenrad unter ihrer unmittelbar angrenzenden Schulter 10 trägt und daran befestigt ist. Der Abschnitt oder Flansch 9 ist dünn genug, um einen maximalen Temperaturabfall zwischen der Schulter 10 der Anode 1 und der Stelle des Halterungsringes 5, an der er am Keramikzylinder 8 befestigt ist, zu gewährleisten, wobei die Länge des Abschnitts 9 nicht belanglos ist. Da sich jedoch der Abschnitt 9 axial zur -Einrichtung nach oben erstreckt, ist seine Ausdehnung entgegengesetzt zu der von der Anode 1, und eine gewünschte Kompensation kann in Abhängigkeit vom Material des Abschnitts 9 und der Länge sowie Dicke des Abschnitts 9 in Richtung entlang der Achse der Entladungseinrichtung erreicht werden. Der dünne Abschnitt 9 erstreckt sicli zusammen mit einem Teil der Anode in der IT.he d er Schulter 10, so daß der Seciperaturabfall im Abschnitt 9 innerhalb dieses Bereichs auftritt, so daß ein ausgedehnter Bereich des Halterungsringes auf einer nicht zu hohen Temperatur bleibt und die Ausdehnung nach unten der Anode 1 überkompensiert. Dadurch kann trotz eines beträchtlichen Ansteigens der Anodentemperatur die Anodenoberfläciie in einer relativ stationären Lage gegenüber den Gitter 3 und damit auch die Gitter-Arioüeii-Kapazität im wesentlichen konstant gehalten werden.

Der Anoderihalt3run_t:sring 5 weist einen kompensierenden Ab-

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schnitt 9 aua einem hitzebestundigen Material auf, das eine klei nere Wärnieleitfähigkeit als die Anode hat, wodurch der beträchtliche Temperaturabfall entlang des dünnen Abschnitts 9 zwischen der Anode und der Stelle des Anodenhalterungsrings 5, an der er am Keramikzylinder 8 befestigt ist, vergrößert wird. Der Ring 5 sollte auch einen Ausdehnungskoeffizienten haben, der vergleichbar nit dem des keramischen iiaterials ist: Titan ist dafür ein vorzügliches Material, Zirkon, Tantal und Niobium sind ebenfalls geeignet.

Die Anode 1 wird wüuschenswerterweise mit eineru relativ dünnen zylindrischen Abschnitt 11 zwischen den iiauptteil der Anode 1 und der Schulter 10 versehen, so dai3 die Schulter 10 im wesentlichen hinter der ebenen Fläche 2 der Anode' 1 ist. Beim abgebildeten AusfUnrunssbeiaoiei besteht die Anode 1 wünschenswert.jrueiüG aus hitüebe3kündigen Iiaterialien wie iiolybdän oder tfolfrun, die ziemlich gut die w'ärme leiten, dadurch die Anode auf 3iner relativ ;le ic !mäßigen Temperatur halten und die V/änaeableiuun.;· zu einen Abstrahier 12 oder einem anderen nach außen führenden. Teil far die -/Lirme ableitung unterstützen. Der Abstrahler 12 wird dann näher üur Anodenoberfläche gebräche, um die Anodendisaipation zu er lohen. Das Anodenmaterial hat einen kleineren tnerniiscLen Js.U3deimur:£;ek:oefi'izienten als der Anodenhalterun sring 5, 30 daß die kompensation leicnter erreicht v/erlen kann.

.-e_t:en süinar relativ höheren linearen Ausdehnung nacn obon kann der dünne abschalte 9 die üusdehnun;!, der Anode sogar dann völli_tj kompensieren, wenn die Arode auf einer höheren Temperatur isc und ins_tjeüumt eine gröüere vertikale Ausdehnung hat. Der

r ο deiinc üicn auch etwas nach oben aus, wodurch

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die Ausdehnung des dünnen AbscnnittB 9 etwas vergrößert wird. Die folgende 'fabeile gibt Beispiele von Abmessungen an, die benutzt werden können, um die Kompensation zu erreichen. Sei jeden dieser Beispiele ist zum Beispiel bei exakter Kompensation der dünne Abschnitt 9 des iialterungsrin^s 5 dünn genug, um zu erlauben, da,ß der Keraaikzylinder β bei ungefähr 33/3 der Ariodenteiiperatur arbeitet, falls die Anode aus Ilolybdän ist, und bei un^efilnr 20;·» der Anolentenperatur, falls die Anode aus '.VoIχ*rau ist.

Molybdän-Ano de

Titan-Halterungsring

Leraiiikaylinder

\io L f ram-Aiio de

l'i tan- Hal te rungs ring

Länge

(cn?

(Zoll)

1,25 0,5

0,6 0,25

0,6 0,25

Linearer Ausdeluiuiigs koeffizient

l»urch- Ausdehnung Schnitts- relativ zum teaperatur Gitter (cm) (⁰O) (10-³ Zoll)

0,5

0,6 0,25

Keraaikzylinder 0,6

0,25

0,000005

0,00001

0,00001

ü,000004 0,00001

0,00001

500
533
167

500
300

100

+ 0,0031 + 1,25

- 0,0021

- 0,63

- 0,0011

- 0,42

+ 0,0025

+ 1,0

- 0,0019

- 0,75

- 0,0006

- 0,25

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In vielen Fällen braucht die lineare Kompensation nicht exakt zu sein, aber die Ausdehnung der Anode nach unten kann vorteilhafterweise durch die entgegengesetzte Ausdehnung des dünnen Abschnitts 9 nach oben in nahezu jedem gewünschten Grad in Abhängigkeit von den jeweiligen Elektroden!ängen und ihrer Tenperaturverteilung kompensiert werden.

Pig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sowohl einen Anode nhalterun^sring als auch ein Anodenverlängerungsstück und eine Anodenschulter einschließt, die sämtlich aus relativ gleichmäßig dünnen Metallen bestehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Halterungsrin^- 13 einen L-förmigen Querschnitt und ein unteres Teil, das auf dem Keraiaikzylinder 8 ruht und an ihm befestigt ist, sowie einen sich nach oben erstreckenden Abschnitt, der die Schulter 14 des Anoden Verlängerungsstücks 15 trägt. Das Anodenverlängerungsstück 15, das bei Wunsch die Anode selbst bilden kann, wird wünschenswerterweise wieder aus einen Material nit einen kleinen Ausdehnungskoeffizienten und holier Leitfähigkeit hergestexlt, während der ringförmige üalterungsring 13 wünschenswerterweise ein Material ait größerer Ausdehnung ist, das aber schlechter Wärme leitet. Der Halterungsring 13 hat einen ziemlich dünnen viuerschnitt, uia einen maximalen Temperaturabfall zu erzeugen. Der sich nach oben erstreckende Teil kompensiert die Ausdehnung nach unten der Anode 1 einschließlich des Verlängerungsstücks 15, so daß die Aziodenoberfläciie stationär bleiben Kann, wenn sich die Betriebstemperatur der üntladungseinricLtung ändert. Da der größte Teinperaturabfall am sich, nach oben erstreckenden Teil des Halterungsrings 13 auftritt, findet die neisce "n01.1pen3ierer1.de Ausdehnung

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an diesem Teil des IIalterun^srings 13 statt.

Gemäß einem anderen Ilerümal der Erfindung besteht die Anode aus Materialien, wie bereits angegeben, mit hoher tftrmeleitfähigkeit, um die Dissipation und Ableitung der Wi^rme zum Abstrahler zu unterstützen, wahrend die Anodenhalterung einen dünnen Abschnitt aus Material mit geringerer Leitfähigkeit, zum Beispiel Titan, aufweist, um die Anode mit der hohen Temperatur von keramischen Kolbenteil zu trennen, das wünschenswerterweise bei einer viel niedrigeren Temperatur arbeitet. Dieser Aufbau ist in den Figuren 2 und 3 und auch j η Fig. 1 abgebildet. Daher kann die AixOde bei einer hohen Terrnoratur betrieben v/erden, ohne daß die Keramik oder die Bindung zwischen dem Hetallhalterungsring und der Keramik zerbrochen wird.

.-Μ.tent?:.:.a ,rv.c^e

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   23.De«ember 1965 EH/S

   Mein· Akt·! 1531

   1. Elektronische Entladungsslnrlohtaiig, gek«nna*iohn · t durch «in· Anode (1) mit einer ebenen Oberfläche (2), durch ein· τοη der ebenen Oberfläche räumlieh getrennt· ebene Gitterelektrode (3). duroh ein Keramikabstandsteil (8) für die Trennung und Isolation des Auflenrandes der Gitterelektrode tob Außenrand der Anode» und duroh ein «wieohen dem Keramikabetandsteil und dem Auflenrand (10|14) der Anode angebrachte· dünnes teil (9i13), das «loh axial sur linrlohtung το» Auflenrand der Gitterelektrode sum Außenrand der Anode erstreckt, und das an Außenrand der Anode hinter der ebenen Oberfläche der Anode am axial am weitesten τοη der Gitterelektrode entfernten Ende des dünnen Abeohnitts befestigt ist.

   2. Einrichtung naoh Anspruoh 1, gekennaeiohnet duroh ein ζ wieohen dem Keramikabstandstell und dem Auflenrand der Anode gelegenes AnsohluB- und Halterungsteil (5) der Anode, wobei das Halterungeteil einen dünnen, sich axial sur Einrichtung τοη der Gitterelektrode sum Aufienrand der Anode erstreckenden dünnen Abschnitt (9) hat, wobei der dünne Abschnitt am AuSenrand der Anode hinter der ebenen Oberfläche der Anode am axial am «fitesten τοη der Gitterelektrode entfernten Ende des dünnen Abeohnitts befestigt ist und gemeinsam mit mindestens einem Zeil der Anode Terläuft.

   3. Einrichtung naoh Anspruoh 1, dadurch gekenn-

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   selohnet, daß ein ayllndriech·· Keramikabetandstell und ein swleehen dem Ksramlkabstandssylinder und der Anode angebrachtes dünnes fell rorhanden let, dsJ sieh der dünne Abschnitt axial sur linrichtung rom Gitter sum AuBenrand der Anode erstreokt, dafl die Anode einen dünnen eylindrisehen Abschnitt (10,11} 14,15) aufweist, der sich rückwärts »u Ihrem AuSenrand hinter ihrer Oberfläche erstreckt» dafl das dünne feil am dünnen syllndrisohen Abschnitt der Anode Unter der Anodenoberfläche am axial an weitesten τοη der Gitterelektrode entfernten Ende des dünnen Abschnitts befestigt ist. 4· Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennselchnet, dad dae dünne Teil einen größeren Ausdehnungskoeffizienten als die Anode, aber eine kleinere Wärmeleitfähigkeit als die Anode hat.

   5. Blnriohtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, daS das dünne feil aus Titan und die Anode aus Molybdän oder Wolfram besteht.

   6. Einrichtung naoh Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, das das dünne feil aus Titan, Zirkon» Tantal oder Niobium und die Anode aus Molybdän oder Wolfram be* steht·

   7. Sinriohtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d a S das dünne feil eine kleinere Wärmeleitfähigkeit als die Anode hat.

   8· Einrichtung naoh Anspruoh 7* daduroh gekennseiohnet, daß das dünne feil aus Titan und die Anode aus Molybdän oder Wolfram besteht·

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